Lock和Mutex显示出不同的结果

我正在尝试一些与C#线程中的锁和互斥相关的概念。但是,如果发现使用Mutex可以给我正确的结果,而使用锁则不能令人满意。

使用lock构造:

class Bankaccount
{
  private int balance;
  public object padlock = new object();
  public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }

  public void Deposit(int amount)
  {
    lock ( padlock )
    {
      balance += amount;
    }
  }

  public void Withdraw(int amount)
  {
    lock ( padlock )
    {
      balance -= amount;
    }
  }

  public void Transfer(Bankaccount where,int amount)
  {
    lock ( padlock )
    {
      balance = balance - amount;
      where.Balance = where.Balance + amount;
    }
  }
}

static void Main(string[] args)
{
  var ba1 = new Bankaccount();
  var ba2 = new Bankaccount();

  var task = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
      ba1.Deposit(100);
  });

  var task1 = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
      ba2.Deposit(100);
  });

  var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
      ba1.Transfer(ba2,100);
  });

  Task.WaitAll(task,task1,task2);
  Console.WriteLine($"Final balance is {ba1.Balance}.");
  Console.WriteLine($"Final balance is {ba2.Balance}.");
  Console.ReadLine();
}

ba2设置为0的情况下,代码为ba1提供了不正确的余额。 即使每个操作都被lock语句包围,情况仍然如此。它无法正常工作。

使用Mutex构造:

class Bankaccount
{
  private int balance;

  public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }

  public void Deposit(int amount)
  {
    balance += amount;
  }

  public void Withdraw(int amount)
  {
    balance -= amount;
  }

  public void Transfer(Bankaccount where,int amount)
  {
    balance = balance - amount;
    where.Balance = where.Balance + amount;
  }
}

static void Main(string[] args)
{
  var ba1 = new Bankaccount();
  var ba2 = new Bankaccount();

  var mutex1 = new Mutex();
  var mutex2 = new Mutex();

  var task = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
    {
      var lockTaken = mutex1.WaitOne();

      try
      {
        ba1.Deposit(100);
      }
      finally
      {
        if ( lockTaken )
        {
          mutex1.ReleaseMutex();
        }
      }
    }
  });

  var task1 = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
    {
      var lockTaken = mutex2.WaitOne();

      try
      {
        ba2.Deposit(100);
      }
      finally
      {
        if ( lockTaken )
        {
          mutex2.ReleaseMutex();
        }
      }
    }
  });

  var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
  {
    for ( int j = 0; j < 1000; ++j )
    {
      bool haveLock = Mutex.WaitAll(new[] { mutex1,mutex2 });
      try
      {
        ba1.Transfer(ba2,100);
      }
      finally
      {
        if ( haveLock )
        {
          mutex1.ReleaseMutex();
          mutex2.ReleaseMutex();
        }
      }
    }
  });

  Task.WaitAll(task,task2);
  Console.WriteLine($"Final balance is {ba1.Balance}.");
  Console.WriteLine($"Final balance is {ba2.Balance}.");
  Console.ReadLine();
}

通过这种方法,每次运行时我都会获得正确的余额。

我无法弄清楚为什么第一种方法无法正常工作。我是否在锁定语句方面缺少某些东西?

iCMS 回答:Lock和Mutex显示出不同的结果

主要问题在于此行:

public int Balance { get => balance; private set => balance = value; }

您允许外部代码插入balance字段,而没有padlock的保护。您还允许对balance字段进行无序读取,因为缺少memory barrier,或者更糟糕的是torn reads,以防以后替换int类型与更合适的decimal

第二个问题可以通过使用padlock保护读取来解决。

public int Balance { get => { lock (padlock) return balance; } }

对于Transfer方法,现在可以实现它而无需访问其他BankAccountbalance,如下所示:

public void Transfer(BankAccount where,int amount)
{
    Withdraw(amount);
    where.Deposit(amount);
}

这个Transfer实现不是原子的,因为where.Deposit方法中的异常可能导致amount消失van尽。同样,不会阻止其他线程读取两个BankAccount的不一致值。这就是为什么人们通常使用具有ACID属性的数据库来进行此类工作。

,

这两个代码在我的计算机 VS2017 .NET Framework 4.7.2 上给出相同的结果,并且工作正常。因此,可能与您的系统有所不同。

Final balance is 0.
Final balance is 200000.

Mutex从历史上讲,最初是用于进程间同步的。

因此,在创建互斥锁的过程中,除非像问题中提供的代码那样释放它,否则它永远不会锁定自身。

使用操作系统互斥对象同步线程是一种不好的做法,也是一种反模式。

如果lockvolatile遇到问题,请在流程中使用SemaphoreMonitor

Mutex:“也可以用于进程间同步的同步原语。”

信号量:“限制可以同时访问资源或资源池的线程数。”

监视器:“提供一种同步对对象的访问的机制。”

lock:“ lock语句获取给定对象的互斥锁,执行语句块,然后释放该锁。在持有锁的同时,持有该锁的线程可以再次获取并释放锁。其他任何线程都被阻止获取锁,并等待直到锁释放。”

volatile:“ volatile关键字指示一个字段可能被同时执行的多个线程修改。编译器,运行时系统甚至硬件可能会重新安排对内存位置的读写,以提高性能原因:被声明为volatile的字段不受这些优化的影响;添加volatile修饰符可确保所有线程都将按照执行顺序对其他任何线程执行的volatile写入进行观察。从执行的所有线程来看都是易失性的。”

因此,您可以尝试添加volatile

private volatile int balance;

如果需要,您还可以将锁对象设置为静态对象,以便在实例之间共享:

static private object padlock = new object();
本文链接:https://www.f2er.com/1581324.html

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