Question

Option Strict On

Public Class UtilityClass
  Private Shared _MyVar As String

  Public Shared ReadOnly Property MyVar() As String
    Get
      If String.IsNullOrEmpty(_MyVar) Then
        _MyVar = System.Guid.NewGuid.ToString()
      End If
      Return _MyVar
    End Get
  End Property

  Public Shared Sub SaveValue(ByVal newValue As String)
    _MyVar = newValue
  End Sub

End Class

Answer 1

虽然锁定是添加线程安全性的一种很好的通用方法，但在涉及一次写入准不可变性的许多场景中，只要向其写入非空值，字段就应该变为不可变，Threading.Interlocked.CompareExchange可能更好。本质上，该方法读取一个字段，并且 - 在其他人可以触摸它之前 - 当且仅当该字段与提供的“compare”值匹配时才写入新值;它返回在任何情况下读取的值。如果两个线程同时尝试CompareExchange，并且两个线程都将字段的当前值指定为“比较”值，则其中一个操作将更新该值，而另一个操作将不会，并且每个操作将“知道”是否为成功了。

CompareExchange有两种主要的使用模式。第一个对于生成可变单例对象最有用，其中每个人都看到相同的实例很重要。

If _thing is Nothing then
    Dim NewThing as New Thingie() ' Or construct it somehow
    Threading.Interlocked.CompareExchange(_thing, NewThing, Nothing)
End If

这种模式可能就是你所追求的。请注意，如果一个线程在另一个线程完成之间以及它执行CompareExchange的时间之间输入上述代码，则两个线程可能最终创建一个新的Thingie。如果发生这种情况，首先到达CompareExchange的线程将使其新实例存储在_thing中，而另一个线程将放弃其实例。在这种情况下，线程不关心它们是赢还是输; _thing将在其中包含一个新实例，并且所有线程都将在那里看到相同的实例。还要注意，因为在第一次读取之前没有内存屏障，理论上有可能在过去的某个时间检查过_thing的值的线程可能会继续将其视为Nothing，直到某些内容导致它更新其缓存，但如果发生这种情况，唯一的后果就是创建一个无用的Thingie新实例，当Interlocked.CompareExchange发现_thing已被写入时，该实例将被丢弃。

另一个主要用法模式对于更新对不可变对象的引用很有用，或者 - 稍作调整 - 更新某些值类型，如Integer或Long。

Dim NewThing, WasThing As Thingie
Do
    WasThing = _thing
    NewThing = WasThing.WithSomeChange();
Loop While Threading.Interlocked.CompareExchange(_thing, NewThing, WasThing) IsNot WasThing

在这种情况下，假设有一些方法，给定对Thingie的引用，可以廉价地生成一个以某种所需方式不同的新实例，可以以线程安全的方式对_thing执行任何此类操作。例如，给定String，可以轻松生成一个附加了一些字符的新String。如果有人希望以线程安全的方式将某些文本附加到字符串（如果一个线程尝试添加Fred而另一个尝试添加Joe，则最终结果将是追加FredJoe或JoeFred，而不是FrJoeed），上面的代码会让每个帖子都读_thing，生成一个附加了文字的版本，然后尝试更新{ {1}}。如果某个其他线程在平均时间内更新_thing，则放弃构造的最后一个字符串，根据更新的_thing创建一个新字符串，然后重试。

请注意，虽然这种方法不一定比锁定方法更快，但它确实提供了一个优势：如果获取锁的线程陷入无限循环或者其他方式，则所有线程将永远被阻止访问锁定资源。相比之下，如果上面的_thing方法陷入无限循环，WithSomeChanges()的其他用户将不会受到影响。

Answer 2

对于多线程代码，相关问题是：可以从多个线程修改状态吗？如果是这样，代码就不是线程安全的。

在你的代码中，情况就是这样：有几个地方变异_MyVar，因此代码不是线程安全的。使代码线程安全的最佳方法是几乎总是使其不可变：默认情况下，immutable状态只是线程安全。此外，不修改线程状态的代码比更改多线程代码更简单，通常更有效。

不幸的是，没有上下文就不可能看到你的代码是否（或如何）可以从几个线程变成不可变的。因此，我们需要采用缓慢，容易出错的锁定（请参阅另一个答案，了解错误是多么容易）并给出错误的安全感。

以下是我尝试使用锁来使代码更正。应该工作（但要记住错误的安全感）：

Public Class UtilityClass
  Private Shared _MyVar As String
  Private Shared ReadOnly _LockObj As New Object()

  Public Shared ReadOnly Property MyVar() As String
    Get
      SyncLock _LockObj
        If String.IsNullOrEmpty(_MyVar) Then
          _MyVar = System.Guid.NewGuid.ToString()
        End If
        Return _MyVar
      End SyncLock
    End Get
  End Property

  Public Shared Sub SaveValue(ByVal newValue As String)
    SyncLock _lockObj
      _MyVar = newValue
    End SyncLock
  End Sub

End Class

一些评论：

我们无法锁定_MyVar，因为我们更改 _MyVar的引用，从而失去了我们的锁定。我们需要一个单独的专用锁定对象。
我们需要锁定对变量的每次访问权限，或者至少锁定每次变异访问权限。否则所有锁定都是无效的，因为它可以通过在另一个地方更改变量来撤消。
理论上我们不需要锁定，如果我们只读取该值 - 但是，这需要double-checked locking，这会带来更多错误的机会，所以我没有在这里完成。
虽然我们不一定需要锁定读取访问（参见前两点），但我们可能仍需要在某处引入内存屏障，以防止对此属性的读写访问重新排序。我不知道什么时候变得相关，因为规则非常复杂，这是我不喜欢锁定的另一个原因。

总而言之，更改代码设计要容易得多，因此一次只能有一个线程对任何给定变量具有写访问权限，并且通过{{将线程之间的所有必要通信限制为明确定义的通信通道3}}

这个简单的VB.Net类线程安全吗？如果没有，我该如何改进呢？

2 个答案: