混合线程同步构造

时间：2021-12-01 19:27:02

　　定义：通过合并用户模式和内核模式的构造来构建的，称为混合线程同步构造(hybrid thread synchronization construct).在没有线程竞争的时候，混合构造提供了基于用户模式构造所具有的性能上的优势。在有多个线程同时竞争一个构造的时候，混合构造还使用基于内核模式的构造来提供不“自旋”的优势。
　　由于在大多数应用程序中，线程都很少同时竞争一个构造，所以性能上的增强可以使你的应用程序表现得更出色。

　　一个简单的混合锁：

　　

internal sealed class SimpleHybridLock : IDisposable{
  // Int32由基元用户模式构造(Interlocked的方法)使用
 private Int32 m_waiters=0;
 // AutoResetEvent是基元内核模式构造
 private AutoResetEvent m_waitLock = new AutoResetEvent(false);
 public void Enter(){
        if(Interlocked.Increment(ref m_waiters)==1)   
        {
             return; //此时锁可*使用，无竞争，直接返回
        } 
        //另一个线程正在等待。这代表一个竞争，因此阻塞这个线程
        m_waitLock.WaitOne();//这里产生较大的性能影响
        //WaitOne返回后，这个线程现在拥有了锁    
    }
  public void Leave(){
       if(Interlocked.Increment(ref m_waiters)==0)
       {
            return;//不存在需要唤醒的线程了，直接返回
        }
        //有其它线程正在阻塞，唤醒其中一个
        m_waitLock.Set();//这里产生较大的性能影响
    }
   public void Dispose(){
       m_waitLock.Dispose();
    }
}

 SimpleHybridLock包含两个字段:一个 Int32，它将通过基元用户模式的构造来操作；以及一个AutoResetEvent，它是一个基于内核模式的构造.为了获得出色的性能，锁尽量使用Int32，尽量避免使用AutoResetEvent.只是构造一个SimpleHybridLock对象，就会导致AutoResetEvent的创建；相较于Int32字段所产生的开销，这会使性能造成较大的损失。

　　SimpleHybridLock解释：

　　　　调用Enter的第一个线程造成Interlocked.Increment在m_waiters字段上加1，使它的值变成1.这个线程发现以前有零个线程正在等待这个锁，所以线程从它的Enter调用中返回。值得欣赏的是，线程获得锁的速度是非常快的。现在如果另一个线程介入并调用Enter，这个线程将 m_waiters递增到2，发现锁在另一个线程那里。所以，这个线程会使用AutoResetEvent对象来调用WaitOne,从而阻塞自身。调用WaitOne造成线程的代码转换成内核模式的代码，这会对性能产生巨大影响。然而，线程现在会阻塞，不会因为在CPU上“自旋”而浪费CPU的时间。

　　　　调用Leave方法时，会调用Interlocked.Decrement从m_waiters字段减1.如果m_waiters现在是0，表明没有其他线程在对Enter的调用中发生阻塞，调用Leave的线程可以直接返回。同样地，想象一下这有多快：离开一个锁意味着一个线程从一个Int32中减1，执行快速的if测试，然后返回！另一方面，如果调用Leave的线程发现m_waiters不为1，线程就知道现在存在一个竞争，另外至少有一个线程在内核中阻塞。这个线程必须唤醒一个（而且只能是一个）阻塞的线程。唤醒线程是通过在AutoResetEvent上调用Set来实现的。这会造成性能上的损失，因为线程必须转换成内核模式的代码，然后又转回来。但是，只有在发生竞争是，才会发生这种转换。当然，AutoResetEvent确保只有一个阻塞的线程被唤醒；在AutoResetEvent上阻塞的其他所有线程会继续阻塞，直到新的、解除了阻塞的线程最终调用Leave。

 

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