Gewusst wie: Synchronisierung auf niedriger Ebene mit SpinLockHow to: use SpinLock for low-level synchronization

Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung eines SpinLock.The following example demonstrates how to use a SpinLock. In diesem Beispiel ist der Arbeitsaufwand für den kritischen Abschnitt minimal, wodurch dieser zu einem guten Kandidaten für ein SpinLock wird.In this example, the critical section performs a minimal amount of work, which makes it a good candidate for a SpinLock. Durch geringfügige Erhöhung des Aufwands erhöht sich die Leistung des SpinLock im Vergleich zu einer Standardsperre.Increasing the work a small amount increases the performance of the SpinLock compared to a standard lock. Ab einem bestimmten Punkt wird ein SpinLock jedoch aufwändiger als eine Standardsperre.However, there is a point at which a SpinLock becomes more expensive than a standard lock. Mit der neuen Parallelitätsprofilerstellungsfunktion in den Profilerstellungstools können Sie feststellen, welcher Sperrentyp in Ihrem Programm die bessere Leistung bietet.You can use the concurrency profiling functionality in the profiling tools to see which type of lock provides better performance in your program. Weitere Informationen finden Sie unter Parallelitätsschnellansicht.For more information, see Concurrency Visualizer.


 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 kann geeignet sein, wenn die Sperre einer freigegebenen Ressource nicht sehr lange gehalten werden soll.SpinLock might be useful when a lock on a shared resource is not going to be held for very long. In solchen Fällen wird auf Multikerncomputern möglicherweise ein effizientes Verhalten erzielt, wenn der blockierte Thread einige Spinzyklen ausführt, bis die Sperre aufgehoben wird.In such cases, on multi-core computers it can be efficient for the blocked thread to spin for a few cycles until the lock is released. Durch die Spinzyklen wird der Thread nicht blockiert, was zu einer hohen CPU-Auslastung führt.By spinning, the thread does not become blocked, which is a CPU-intensive process. Unter bestimmten Bedingungen beendet SpinLock den Spinvorgang, um Ressourcenmangel (Starvation) logischer Prozessoren oder Prioritätsumkehrung in Systemen mit Hyperthreading zu verhindern.SpinLock will stop spinning under certain conditions to prevent starvation of logical processors or priority inversion on systems with Hyper-Threading.

In diesem Beispiel wird die System.Collections.Generic.Queue<T>-Klasse verwendet, die Benutzersynchronisierung für den Multithreadzugriff erfordert.This example uses the System.Collections.Generic.Queue<T> class, which requires user synchronization for multi-threaded access. In Anwendungen für .NET Framework Version 4 ist die Verwendung von System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>, die keine Benutzersperren erfordert, eine weitere Option.In applications that target the .NET Framework version 4, another option is to use the System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<T>, which does not require any user locks.

Beachten Sie die Verwendung von false (False in Visual Basic) im Aufruf von SpinLock.Exit.Note the use of false (False in Visual Basic) in the call to SpinLock.Exit. Dieser Ansatz bietet die beste Leistung.This provides the best performance. Geben Sie bei IA64-Architekturen true (True in Visual Basic) an, um die Arbeitsspeicherumgrenzung zu verwenden. Dadurch werden die Schreibpuffer geleert, um sicherzustellen, dass die Sperre jetzt verfügbar ist und andere Threads beendet werden können.Specify true (True in Visual Basic) on IA64 architectures to use the memory fence, which flushes the write buffers to ensure that the lock is now available for other threads to exit.

Siehe auchSee also