Синхронизация с помощью типа System.Threading.Interlocked

В это всегда верится с трудом, пока вы не проверите соответствующий программный код CIL, но и операции присваивания, и базовые арифметические операции не являются атомарными. Поэтому в пространстве имен System.Threading предлагается тип, позволяющий воздействовать на отдельный элемент данных атомарно с меньшей нагрузкой, чем это делает тип Monitor. Тип класса Interlocked определяет статические члены, описания которых приведены в табл. 14.4.

Таблица 14.4. Члены типа System.Threading.Interlocked

Член	Описание
CompareExchange()	Безопасно проверяет два значения на равенство, и если они равны, заменяет одно из значений третьим
Decrement()	Безопасно уменьшает значение на 1
Exchange()	Безопасно меняет два значения местами
Increment()	Безопасно выполняет приращение значения на 1

Хотя это может и не казаться очевидным на первый взгляд, процесс атомарного изменения одного значения является вполне типичным в многопоточном окружении. Предположим, что у нас есть метод AddOne(), который увеличивает целочисленную переменную intVal на единицу. Вместо программного кода синхронизации, подобного следующему;

public void AddOne() {

 lock(this) {

  intVal++;

 }

}

можно предложить более простой программный код, в котором используется статический метод Interlocked.Increment(). Просто передайте переменную для приращения по ссылке. Обратите внимание на то, что метод Increment() не только изменяет значение поступающего параметра, но и возвращает новое значение.

public void AddOne() {

 int newVal = Interlocked.Increment(ref intVal);

}

В дополнение к Increment() и Decrement() тип Interlocked позволяет атомарно присваивать числовые и объектные данные. Например, если вы хотите присвоить члену-переменной значение 83, вы можете избежать необходимости явного использования оператора lock (или явного применения логики Monitor), если используете метод Interlocked.Exchange().

public void SafeAssignment() {

 Interlocked.Exchange(ref myInt, 83);

}

Наконец, при проверке двух значений на равенство, чтобы обеспечить потоковую безопасность элементу сравнения, можете использовать метод Interlocked.CompareExchange(), как показано ниже.

public void CompareAndExchange() {

 // Если значением i является 83, изменить его на 99.

 Interlocked.CompareExchange(ref i, 99, 83);

}

Синхронизация с помощью атрибута [Synchronization]

Последним из рассмотренных здесь примитивов синхронизации будет атрибут [Synchronization], который определяется в пространстве имен System.Runtime.Remoting.Contexts. Этот атрибут уровня класса для безопасности потока эффективно блокирует весь программный код членов экземпляра. Когда среда CLR размещает объект, имеющий атрибут [Synchronization], она помещает этот объект в рамки синхронизированного контекста. Вы должны помнить из главы 13, что объекты, которые не должны покидать контекстные границы, являются производными от ContextBoundObject. Поэтому, чтобы сделать тип класса Printer устойчивым в отношении потоков (без добавления программного кода защиты потоков вручную), следует изменить соответствующее определение так.

using System.Runtime.Remoting.Contexts;

...

// Все методы Printer теперь потокоустойчивы!

[Synchronization]

public class Printer: СontextBoundObject {

 public void PrintNumbers() {

 …

 }

}

Этот подход можно назвать способом создания потокоустойчивого программного кода для ленивых, поскольку здесь не требуется выяснять, какие фрагменты типа могут испытывать влияние внешних потоков. Главным недостатком этого подхода является то, что даже если какой-то метод и не испытывает влияния внешних потоков, среда CLR все равно блокирует обращение к этому методу. Очевидно, это может ухудшить общие характеристики функционирования типа, так что используйте указанный подход с осторожностью.

Итак, мы с вами обсудили целый ряд подходов к решению вопроса синхронизированного доступа к общим блокам данных. Будьте уверены, в пространстве имен System.Threading есть и другие типы, которые я настоятельно рекомендую вам постепенно исследовать. В завершение этой главы, посвященной программированию потоков, давайте рассмотрим три: дополнительных типа: TimerCallback, Timer и ThreadPool.