目录
一:基础
二:自旋锁示例
三:SpinLock
四:继续SpinLock
五:总结
一:基础
内核锁:基于内核对象构造的锁机制,就是通常说的内核构造模式。用户模式构造和内核模式构造
优点:cpu利用最大化。它发现资源被锁住,请求就排队等候。线程切换到别处干活,直到接受到可用信号,线程再切回来继续处理请求。
缺点:托管代码->用户模式代码->内核代码损耗、线程上下文切换损耗。
在锁的时间比较短时,系统频繁忙于休眠、切换,是个很大的性能损耗。
自旋锁:原子操作+自循环。通常说的用户构造模式。 线程不休眠,一直循环尝试对资源访问,直到可用。
优点:完美解决内核锁的缺点。
缺点:长时间一直循环会导致cpu的白白浪费,高并发竞争下、CPU的消耗特别严重。
混合锁:内核锁+自旋锁。 混合锁是先自旋锁一段时间或自旋多少次,再转成内核锁。
优点:内核锁和自旋锁的折中方案,利用前二者优点,避免出现极端情况(自旋时间过长,内核锁时间过短)。
缺点: 自旋多少时间、自旋多少次,这些策略很难把控。
ps:操作系统或net框架,这块算法策略做的已经非常优了,有些API函数也提供了时间及次数可配置项,让开发者根据需求自行判断。
二:自旋锁示例
来看下我们自己简单实现的自旋锁:
int signal = 0;
var li = new List<int>();
Parallel.For(0, 1000 * 10000, r =>
{
while (Interlocked.Exchange(ref signal, 1) != 0)//加自旋锁
{
//黑魔法
}
li.Add(r);
Interlocked.Exchange(ref signal, 0); //释放锁
});
Console.WriteLine(li.Count);
//输出:10000000
</div>
上面就是自旋锁:Interlocked.Exchange+while
1:定义signal 0可用,1不可用。
2:Parallel模拟并发竞争,原子更改signal状态。 后续线程自旋访问signal,是否可用。
3:A线程使用完后,更改signal为0。 剩余线程竞争访问资源,B线程胜利后,更改signal为1,失败线程继续自旋,直到可用。
三:SpinLock
SpinLock是net4.0后系统帮我们实现的自旋锁,内部做了优化。
简单看下实例:
var li = new List<int>();
var sl = new SpinLock();
Parallel.For(0, 1000 * 10000, r =>
{
bool gotLock = false; //释放成功
sl.Enter(ref gotLock); //进入锁
li.Add(r);
if (gotLock) sl.Exit(); //释放
});
Console.WriteLine(li.Count);
//输出:10000000
</div>
四:继续SpinLock
new SpinLock(false) 这个构造函数主要用来帮我们检查死锁用,true是开启。
开启状态下,如果发生死锁会直接抛异常的。
贴了一部分源码(已折叠),我们来看下:
public void Enter(ref bool lockTaken)
{
if (lockTaken)
{
lockTaken = false;
throw new System.ArgumentException(Environment.GetResourceString("SpinLock_TryReliableEnter_ArgumentException"));
}
// Fast path to acquire the lock if the lock is released
// If the thread tracking enabled set the new owner to the current thread id
// Id not, set the anonymous bit lock
int observedOwner = m_owner;
int newOwner = 0;
bool threadTrackingEnabled = (m_owner & LOCK_ID_DISABLE_MASK) == 0;
if (threadTrackingEnabled)
{
if (observedOwner == LOCK_UNOWNED)
newOwner = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
}
else if ((observedOwner & LOCK_ANONYMOUS_OWNED) == LOCK_UNOWNED)
{