Практическое руководство. SpinLock и низкоуровневая синхронизация
В следующем примере демонстрируется использование SpinLock. В этом примере критический раздел выполняет минимальный объем работы, что делает его хорошим кандидатом для SpinLock. При небольшом увеличении работы производительность SpinLock повышается по сравнению со стандартной блокировкой. При этом в определенный момент SpinLock может оказаться дороже стандартной блокировки. Чтобы увидеть, какой тип блокировки обеспечивает наибольшую производительность в вашей программе, воспользуйтесь функцией профилирования параллелизма. Дополнительные сведения см. в разделе Визуализатор параллелизма.
class SpinLockDemo2
{
const int N = 100000;
static Queue<Data> _queue = new Queue<Data>();
static object _lock = new Object();
static SpinLock _spinlock = new SpinLock();
class Data
{
public string Name { get; set; }
public double Number { get; set; }
}
static void Main(string[] args)
{
// First use a standard lock for comparison purposes.
UseLock();
_queue.Clear();
UseSpinLock();
Console.WriteLine("Press a key");
Console.ReadKey();
}
private static void UpdateWithSpinLock(Data d, int i)
{
bool lockTaken = false;
try
{
_spinlock.Enter(ref lockTaken);
_queue.Enqueue( d );
}
finally
{
if (lockTaken) _spinlock.Exit(false);
}
}
private static void UseSpinLock()
{
Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
Parallel.Invoke(
() => {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
UpdateWithSpinLock(new Data() { Name = i.ToString(), Number = i }, i);
}
},
() => {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
UpdateWithSpinLock(new Data() { Name = i.ToString(), Number = i }, i);
}
}
);
sw.Stop();
Console.WriteLine("elapsed ms with spinlock: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
}
static void UpdateWithLock(Data d, int i)
{
lock (_lock)
{
_queue.Enqueue(d);
}
}
private static void UseLock()
{
Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
Parallel.Invoke(
() => {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
UpdateWithLock(new Data() { Name = i.ToString(), Number = i }, i);
}
},
() => {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
UpdateWithLock(new Data() { Name = i.ToString(), Number = i }, i);
}
}
);
sw.Stop();
Console.WriteLine("elapsed ms with lock: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
}
}
Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks
Class SpinLockDemo2
Const N As Integer = 100000
Shared _queue = New Queue(Of Data)()
Shared _lock = New Object()
Shared _spinlock = New SpinLock()
Class Data
Public Name As String
Public Number As Double
End Class
Shared Sub Main()
' First use a standard lock for comparison purposes.
UseLock()
_queue.Clear()
UseSpinLock()
Console.WriteLine("Press a key")
Console.ReadKey()
End Sub
Private Shared Sub UpdateWithSpinLock(ByVal d As Data, ByVal i As Integer)
Dim lockTaken As Boolean = False
Try
_spinlock.Enter(lockTaken)
_queue.Enqueue(d)
Finally
If lockTaken Then
_spinlock.Exit(False)
End If
End Try
End Sub
Private Shared Sub UseSpinLock()
Dim sw = Stopwatch.StartNew()
Parallel.Invoke(
Sub()
For i As Integer = 0 To N - 1
UpdateWithSpinLock(New Data() With {.Name = i.ToString(), .Number = i}, i)
Next
End Sub,
Sub()
For i As Integer = 0 To N - 1
UpdateWithSpinLock(New Data() With {.Name = i.ToString(), .Number = i}, i)
Next
End Sub
)
sw.Stop()
Console.WriteLine("elapsed ms with spinlock: {0}", sw.ElapsedMilliseconds)
End Sub
Shared Sub UpdateWithLock(ByVal d As Data, ByVal i As Integer)
SyncLock (_lock)
_queue.Enqueue(d)
End SyncLock
End Sub
Private Shared Sub UseLock()
Dim sw = Stopwatch.StartNew()
Parallel.Invoke(
Sub()
For i As Integer = 0 To N - 1
UpdateWithLock(New Data() With {.Name = i.ToString(), .Number = i}, i)
Next
End Sub,
Sub()
For i As Integer = 0 To N - 1
UpdateWithLock(New Data() With {.Name = i.ToString(), .Number = i}, i)
Next
End Sub
)
sw.Stop()
Console.WriteLine("elapsed ms with lock: {0}", sw.ElapsedMilliseconds)
End Sub
End Class
SpinLock может пригодиться, если блокировка общего ресурса будет непродолжительной. В подобных случаях на многоядерных компьютерах полезно запустить заблокированный поток на несколько циклов, пока блокировка не будет снята. За счет цикличности поток не блокируется, а значит ресурсы процессора активно используются. При определенных условиях SpinLock остановит цикл, чтобы избежать истощения ресурсов логических процессоров или инверсии приоритетов в системах с технологией гиперпоточности.
Этот пример использует класс System.Collections.Generic.Queue<T>, который требует синхронизации пользователей для многопоточного доступа. Есть также возможность использовать System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>, который не требует блокировок пользователя.
Обратите внимание на использование false в вызове SpinLock.Exit. Это обеспечивает оптимальную производительность. Укажите true в архитектурах IA64, чтобы воспользоваться барьером памяти, который очищает буферы записи, обеспечивая таким образом доступность блокировки для других потоков.
