这是线程安全的吧？

Question

只是检查..._count 正在被安全访问，对吧？

这两种方法都被多个线程访问。

private int _count;

public void CheckForWork() {
    if (_count >= MAXIMUM) return;
    Interlocked.Increment(ref _count);
    Task t = Task.Run(() => Work());
    t.ContinueWith(CompletedWorkHandler);
}

public void CompletedWorkHandler(Task completedTask) {
    Interlocked.Decrement(ref _count);
    // Handle errors, etc...
}

Answer 1

这是线程安全的，对吧？

假设 MAXIMUM 为 1，count 为 0，五个线程调用 CheckForWork。

所有五个线程都可以验证计数小于最大值。然后柜台将增加到五个，五个工作将开始。

这似乎与代码的意图相反。

此外：该字段不是易失性的。那么什么机制可以保证任何线程都会在无内存屏障路径上读取最新值呢？没有什么可以保证！如果条件为假，您只会设置内存屏障。

更笼统地说：你在这里制造了一种虚假的经济。通过使用低锁定解决方案，您可以节省非竞争锁定所需的十几纳秒。 只要拿锁。你可以承受额外的十几纳秒。

更笼统地说：除非您是处理器架构方面的专家并且知道 CPU 可以在低锁路径上执行的所有优化，否则不要编写低锁代码。你不是这样的专家。我也不是。这就是我不编写低锁定代码的原因。

Answer 2

不，if (_count >= MAXIMUM) return; 不是线程安全的。

编辑：你也必须锁定读取，然后应该在逻辑上与增量分组，所以我会重写

private int _count;

private readonly Object _locker_ = new Object();

public void CheckForWork() {
    lock(_locker_)
    {
        if (_count >= MAXIMUM)
            return;
        _count++;
    }
    Task.Run(() => Work());
}

public void CompletedWorkHandler() {
    lock(_locker_)
    {
        _count--;
    }
    ...
}

Answer 3

这就是Semaphore 和SemaphoreSlim 的用途：

private readonly SemaphoreSlim WorkSem = new SemaphoreSlim(Maximum);

public void CheckForWork() {
    if (!WorkSem.Wait(0)) return;
    Task.Run(() => Work());
}

public void CompletedWorkHandler() {
    WorkSem.Release();
    ...
}

Answer 4

不，你所拥有的并不安全。检查_count >= MAXIMUM 是否可以与另一个线程对Interlocked.Increment 的调用竞争。这实际上真的很难使用低锁定技术解决。要使其正常工作，您需要在不使用锁的情况下使一系列操作看起来是原子的。那是困难的部分。这里有问题的一系列操作是：

• 阅读_count
• 测试_count >= MAXIMUM
• 根据上述情况做出决定。
• 根据做出的决定增加_count。

如果您没有使所有这 4 个步骤看起来都是原子的，那么就会出现竞争条件。在不获取锁的情况下执行复杂操作的标准模式如下。

public static T InterlockedOperation<T>(ref T location)
{
  T initial, computed;
  do
  {
    initial = location;
    computed = op(initial); // where op() represents the operation
  } 
  while (Interlocked.CompareExchange(ref location, computed, initial) != initial);
  return computed;
}

注意正在发生的事情。重复执行该操作，直到 ICX 操作确定初始值在首次读取和尝试更改它的时间之间没有更改。这是标准模式，因为CompareExchange (ICX) 调用而发生了奇迹。但是请注意，这并没有考虑到ABA problem.¹

你可以做什么：

因此，采用上述模式并将其合并到您的代码中会导致这种情况。

public void CheckForWork() 
{
    int initial, computed;
    do
    {
      initial = _count;
      computed = initial < MAXIMUM ? initial + 1 : initial;
    }
    while (Interlocked.CompareExchange(ref _count, computed, initial) != initial);
    if (replacement > initial)
    {
      Task.Run(() => Work());
    }
}

就个人而言，我会完全采用低锁定策略。我上面介绍的有几个问题。

• 这实际上可能比使用硬锁运行得慢。原因很难解释，超出了我的回答范围。
• 任何与上述内容的偏差都可能导致代码失败。是的，它真的那么脆弱。
• 很难理解。我的意思是看看它。太丑了。

你应该做什么：

使用硬锁定路线，您的代码可能如下所示。

private object _lock = new object();
private int _count;

public void CheckForWork() 
{
  lock (_lock)
  {
    if (_count >= MAXIMUM) return;
    _count++;
  }
  Task.Run(() => Work());
}

public void CompletedWorkHandler() 
{
  lock (_lock)
  {
    _count--;
  }
}

请注意，这要简单得多，而且更不容易出错。您实际上可能会发现这种方法（硬锁）实际上比我上面展示的（低锁）更快。同样，原因很棘手，并且可以使用一些技术来加快速度，但这超出了此答案的范围。

---

¹在这种情况下，ABA 问题并不是真正的问题，因为逻辑不依赖于 _count 保持不变。重要的是它的值在两个时间点是相同的，无论其间发生了什么。换句话说，可以将问题简化为 看起来 值没有改变的问题，即使实际上它可能已经改变了。

Answer 5

定义线程安全。

如果您想确保 _count 永远不会大于 MAXIMUM，那么您没有成功。

你应该做的也是锁定它：

private int _count;
private object locker = new object();

public void CheckForWork() 
{
    lock(locker)
    {
        if (_count >= MAXIMUM) return;
        _count++;
    }
    Task.Run(() => Work());
}

public void CompletedWorkHandler() 
{
    lock(locker)
    {
        _count--;
    }
    ...
}

您可能还想看看SemaphoreSlim 类。

Answer 6

如果您不想锁定或移动到信号量，可以执行以下操作：

if (_count >= MAXIMUM) return; // not necessary but handy as early return
if(Interlocked.Increment(ref _count)>=MAXIMUM+1)
{
    Interlocked.Decrement(ref _count);//restore old value
    return;
}
Task.Run(() => Work());

增量返回增量值，您可以在该值上仔细检查 _count 是否小于最大值，如果测试失败则恢复旧值