Question

我正在编写一个读写同步类，并希望对我接下来要做什么有一些建议。出于某种原因，它有时允许Read发生在Write的中间，我找不到原因。

这是我想要的这个课程：

与写入同时不允许读取。
倍数读数可以同时发生。
一次只能进行一次写作。
当需要写入时，所有已执行的读取都会继续，当所有读操作完成写执行时，不允许新读取。

我知道.Net框架有一个类可以做到这一点......但我想要的是理解并重现类似的东西。我不是在重新发明轮子，我试图通过制造自己的轮子来理解它...碰巧我的轮子有点平方。

我现在所拥有的是：

public class ReadWriteSync
{
    private ManualResetEvent read = new ManualResetEvent(true);
    private volatile int readingBlocks = 0;
    private AutoResetEvent write = new AutoResetEvent(true);
    private object locker = new object();

    public IDisposable ReadLock()
    {
        lock (this.locker)
        {
            this.write.Reset();
            Interlocked.Increment(ref this.readingBlocks);
            this.read.WaitOne();
        }

        return new Disposer(() =>
        {
            if (Interlocked.Decrement(ref this.readingBlocks) == 0)
                this.write.Set();
        });
    }

    public IDisposable WriteLock()
    {
        lock (this.locker)
        {
            this.read.Reset();
            this.write.WaitOne();
        }

        return new Disposer(() =>
        {
            this.read.Set();
            if (this.readingBlocks == 0)
                this.write.Set();
        });
    }

    class Disposer : IDisposable
    {
        Action disposer;
        public Disposer(Action disposer) { this.disposer = disposer; }
        public void Dispose() { this.disposer(); }
    }
}

这是我的测试程序......当出现问题时，它会以红色打印这些行。

class Program
{
    static ReadWriteSync sync = new ReadWriteSync();

    static void Main(string[] args)
    {
        Console.BackgroundColor = ConsoleColor.DarkGray;
        Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Gray;
        Console.Clear();

        Task readTask1 = new Task(() => DoReads("A", 20));
        Task readTask2 = new Task(() => DoReads("B", 30));
        Task readTask3 = new Task(() => DoReads("C", 40));
        Task readTask4 = new Task(() => DoReads("D", 50));

        Task writeTask1 = new Task(() => DoWrites("E", 500));
        Task writeTask2 = new Task(() => DoWrites("F", 200));

        readTask1.Start();
        readTask2.Start();
        readTask3.Start();
        readTask4.Start();

        writeTask1.Start();
        writeTask2.Start();

        Task.WaitAll(
            readTask1, readTask2, readTask3, readTask4,
            writeTask1, writeTask2);
    }

    static volatile bool reading;
    static volatile bool writing;

    static void DoWrites(string name, int interval)
    {
        for (int i = 1; i < int.MaxValue; i += 2)
        {
            using (sync.WriteLock())
            {
                Console.ForegroundColor = (writing || reading) ? ConsoleColor.Red : ConsoleColor.Gray;
                writing = true;
                Console.WriteLine("WRITE {1}-{0} BEGIN", i, name);
                Thread.Sleep(interval);
                Console.WriteLine("WRITE {1}-{0} END", i, name);
                writing = false;
            }

            Thread.Sleep(interval);
        }
    }

    static void DoReads(string name, int interval)
    {
        for (int i = 0; i < int.MaxValue; i += 2)
        {
            using (sync.ReadLock())
            {
                Console.ForegroundColor = (writing) ? ConsoleColor.Red : ConsoleColor.Gray;
                reading = true;
                Console.WriteLine("READ {1}-{0} BEGIN", i, name);
                Thread.Sleep(interval * 3);
                Console.WriteLine("READ {1}-{0} END", i, name);
                reading = false;
            }

            Thread.Sleep(interval);
        }
    }
}

这一切有什么问题......关于如何正确地做到这一点的任何建议？

Answer 1

我看到的主要问题是你试图让重置事件包含读/写的含义和当前状态的处理，而不是以一致的方式同步。

这是一个示例，说明不一致的同步可能会在您的特定代码中咬你。

正在处理write并且正在进入read。
read获取锁定
write设置read ManualResetEvent（MRE）
write检查当前的读取计数，找到0
read重置write AutoResetEvent（ARE）
read递增读取次数
read发现其MRE已设置并开始阅读

到目前为止一切都很好，但write尚未完成......

第二个write进入并获得锁定
第二个write重置read MRE
设置write ARE

write

第二个write发现其ARE已设置并开始编写

在考虑多个线程时，除非您处于某种锁定范围内，否则您必须认为所有其他数据都在大幅波动并且无法信任。

这种天真的实现可能会从状态逻辑中分离出排队逻辑并进行适当的同步。

    public class ReadWrite
    {
        private static int readerCount = 0;
        private static int writerCount = 0;
        private int pendingReaderCount = 0;
        private int pendingWriterCount = 0;
        private readonly object decision = new object();

        private class WakeLock:IDisposable
        {
            private readonly object wakeLock;
            public WakeLock(object wakeLock) { this.wakeLock = wakeLock; }
            public virtual void Dispose() { lock(this.wakeLock) Monitor.PulseAll(this.wakeLock); }
        }
        private class ReadLock:WakeLock
        {
            public ReadLock(object wakeLock) : base(wakeLock) { Interlocked.Increment(ref readerCount); }
            public override void Dispose()
            {
                Interlocked.Decrement(ref readerCount);
                base.Dispose();
            }
        }            
        private class WriteLock:WakeLock
        {
            public WriteLock(object wakeLock) : base(wakeLock) { Interlocked.Increment(ref writerCount); }
            public override void Dispose()
            {
                Interlocked.Decrement(ref writerCount);
                base.Dispose();
            }
        }

        public IDisposable TakeReadLock()
        {
            lock(decision)
            {
                pendingReaderCount++;
                while (pendingWriterCount > 0 || Thread.VolatileRead(ref writerCount) > 0)
                    Monitor.Wait(decision);
                pendingReaderCount--;
                return new ReadLock(this.decision);
            }
        }

        public IDisposable TakeWriteLock()
        {
            lock(decision)
            {
                pendingWriterCount++;
                while (Thread.VolatileRead(ref readerCount) > 0 || Thread.VolatileRead(ref writerCount) > 0)
                    Monitor.Wait(decision);
                pendingWriterCount--;
                return new WriteLock(this.decision);
            }
        }
    }

读写同步类实现

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