SpinWait

  • Článek

System.Threading.SpinWait je jednoduchý typ synchronizace, který můžete použít ve scénářích nízké úrovně, abyste se vyhnuli drahým přepínačům kontextu a přechodům jádra, které jsou vyžadovány pro události jádra. V počítačích s více jádry, pokud se u prostředku neočekává, že se bude uchovávat po dlouhou dobu, může být efektivnější čekat na spuštění vlákna v uživatelském režimu po dobu několika desítek nebo několika stovek cyklů a pak zkuste prostředek získat znovu. Pokud je prostředek po otáčení k dispozici, uložili jste několik tisíc cyklů. Pokud prostředek stále není dostupný, strávili jste pouze několik cyklů a stále můžete zadat čekání založené na jádru. Tato kombinace pro rotující a čekání se někdy označuje jako dvoufázová operace čekání.

SpinWait je navržen pro použití ve spojení s typy .NET, které zabalí události jádra, jako ManualResetEventje . SpinWait lze také použít sám pro základní rotující funkce pouze v jednom programu.

SpinWait je více než jen prázdná smyčka. Je pečlivě implementováno, aby poskytovalo správné rotující chování pro obecný případ, a sám se spustí kontextové přepínače, pokud se roztáčí dostatečně dlouho (zhruba doba potřebná pro přechod jádra). Například na počítačích s jedním jádrem získá časový řez vlákna okamžitě, SpinWait protože otáčení blokuje průběh ve všech vláknech. SpinWait také přináší i na počítačích s více jádry, aby čekací vlákno zabránilo blokování vláken s vyšší prioritou nebo uvolňování paměti. Proto pokud používáte SpinWait v dvoufázové operaci čekání, doporučujeme vyvolat čekání jádra před SpinWait samotným zahájením kontextového přepínače. SpinWaitNextSpinWillYield poskytuje vlastnost, kterou můžete zkontrolovat před každým voláním SpinOnce. Když se tato vlastnost vrátí true, spusťte vlastní operaci Wait. Příklad: Použití spinwait k implementaci dvoufázové operace čekání.

Pokud neprovádíte dvoufázovou operaci čekání, ale jen se točíte, dokud některá podmínka není pravdivá, můžete povolit SpinWait provádění jeho kontextových přepínačů, aby to byl dobrý občan v prostředí operačního systému Windows. Následující základní příklad ukazuje v zásobníku SpinWait bez uzamčení. Pokud potřebujete vysoce výkonný zásobník bezpečný pro přístup z více vláken, zvažte použití System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>.

public class LockFreeStack<T>
{
    private volatile Node m_head;

    private class Node { public Node Next; public T Value; }

    public void Push(T item)
    {
        var spin = new SpinWait();
        Node node = new Node { Value = item }, head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            node.Next = head;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, node, head) == head) break;
            spin.SpinOnce();
        }
    }

    public bool TryPop(out T result)
    {
        result = default(T);
        var spin = new SpinWait();

        Node head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            if (head == null) return false;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, head.Next, head) == head)
            {
                result = head.Value;
                return true;
            }
            spin.SpinOnce();
        }
    }
}

Imports System.Threading

Module SpinWaitDemo


    Public Class LockFreeStack(Of T)
        Private m_head As Node

        Private Class Node
            Public [Next] As Node
            Public Value As T
        End Class

        Public Sub Push(ByVal item As T)
            Dim spin As New SpinWait()
            Dim head As Node, node As New Node With {.Value = item}

            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                node.Next = head
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, node, head) Is head Then Exit While
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Sub

        Public Function TryPop(ByRef result As T) As Boolean
            result = CType(Nothing, T)
            Dim spin As New SpinWait()

            Dim head As Node
            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                If head Is Nothing Then Return False
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, head.Next, head) Is head Then
                    result = head.Value
                    Return True
                End If
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Function
    End Class


End Module

Viz také