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c# - 证明 int++ 不是原子的可靠方法

问题描述

我已经可以看出这不是由于增量不正确，而是我似乎无法理解的一小部分难题。

我们有以下代码：

internal class StupidObject
{
    static public SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(0, 100);

    private int counter;

    public bool MethodCall() => counter++ == 0;

    public int GetCounter() => counter;
}

以及下面的测试代码来尝试看看它是否是一个原子操作：

var sharedObj = new StupidObject();
var resultTasks = new Task[100];
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    resultTasks[i] = Task.Run(async () =>
    {
        await StupidObject.semaphore.WaitAsync();
        if (sharedObj.MethodCall())
        {
            Console.WriteLine("True");
        };
    });
}
Console.WriteLine("Done");

Console.ReadLine();


StupidObject.semaphore.Release(100);

Console.ReadLine();

Console.WriteLine(sharedObj.GetCounter());

Console.ReadLine();

我希望看到多个True's 写入控制台，但我曾经看到一个。

这是为什么？据我了解，++操作读取值，增加读取值，然后将该值存储到变量中。

那是3个操作。如果我们有竞争条件，线程A会执行以下操作：

另一个线程B做了同样的事情，但是将线程击败A到第三个操作，如下所示：

当A完成写入递增的读取值时，它应该在完成写入操作后打印回来0，与线程相同B。

我是否在设计方面遗漏了一些东西，或者我的测试不足以使这种确切情况成为现实？

True没有任务并行库的示例（仍然向控制台生成一个）：

var sharedObj = new StupidObject();
var resultTasks = new Thread[10000];
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    resultTasks[i] = new Thread(() =>
    {
        StupidObject.semaphore.Wait();
        if (sharedObj.MethodCall())
        {
            Console.WriteLine("True");
        };
    });
    resultTasks[i].IsBackground = false;
    resultTasks[i].Start();
}
Console.WriteLine("Done");

Console.ReadLine();


StupidObject.semaphore.Release(10000);

标签： c#multithreadingasynchronous.net-coreasync-await

解决方案

利亚姆所说的 Console.WriteLine是可能的，但还有另一件事。

启动任务不等于启动线程，即使启动线程也不能保证所有线程都会立即启动。启动 100 个短任务可能甚至不会显着填满 .Net 的线程池，因为这些任务很快结束，线程池的管理器可能不会启动超过 3-5 个线程。这不是您想要开始并行 100 增量以相互竞争时想要看到的“立即”和“并行”，对吗？请记住，任务首先排队，然后分配给线程。

请注意，StupidObject 的计数器从零开始，这是该值为零的唯一时刻。如果任何线程赢得比赛并成功写入该整数的更新，您将在所有未来任务中获得 FALSE，因为它已经是1.

如果线程池队列中有很多任务，首先必须注意这一事实。在程序开始时，线程池缺少线程。他们不是在程序开始时就开始几十个。它们是按需启动的。很可能你用 100 个任务填满了队列，创建了线程池的线程，选择第一个任务，将计数器颠倒到 1，然后线程池可能会启动新线程以更快地使用任务。

为了更好地了解正在发生的事情，而不是打印出“true”，而是收集观察到的值return counter++：让每个任务运行，完成，将其值存储在 Task's.Result中，然后运行线程/任务，然后等待所有这些都停止，然后收集 .Results 并写出这些值的直方图。即使您没有看到 5 个零，也可能会看到 3 个 1、7 个 2、2 个 3 等等。

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