C＃Threading - 以线程安全的方式使用类而不是将其实现为线程安全的

Question

假设我想使用.Net Framework中的非线程安全类（文档声明它不是线程安全的）。有时我从一个线程更改Property X的值，有时从另一个线程更改，但我从不同时从两个线程访问它。有时我从一个线程调用Method Y，有时从另一个线程调用，但从不同时调用。{/ p>

这是否意味着我以线程安全的方式使用该类，以及文档声明它不是线程安全的这一事实 与我的情况不再相关？

如果答案是否：我是否可以在同一个线程中执行与特定对象相关的所有操作 - 即创建它并始终在同一个线程（但不是GUI线程）中调用其成员？如果是这样，我该怎么做？ （如果相关，它是一个WPF应用程序。）

Answer 1

不，它不是线程安全的。作为一般规则，如果没有某种同步，就不应该编写多线程代码。在您的第一个示例中，即使您以某种方式设法确保修改/读取永远不会同时进行，仍然存在缓存值和指令重新排序的问题。

例如，CPU将值缓存到寄存器中，您在一个线程上更新它，从另一个线程读取它。如果第二个缓存了它，它就不会进入RAM来获取它并且没有看到更新的值。

有关编写无锁多线程代码link的更多信息和问题，请查看这篇精彩文章。它有一个很好的解释，CPU，编译器和CLI字节码编译器如何重新排序指令。

Answer 2

  

假设我想使用.Net Framework中的非线程安全类（文档声明它不是线程安全的）。

“线程安全”有许多不同的含义。大多数对象分为三类：

• 线程仿射。这些对象只能从单个线程访问，而不能从另一个线程访问。大多数UI组件属于此类别。
• 线程安全。可以随时从任何线程访问这些对象。大多数同步对象（包括并发集合）属于此类别。
• 一在-A-时间。可以一次从一个线程访问这些对象。这是“默认”类别，大多数.NET类型属于此类别。

  

有时我从一个线程更改属性X的值，有时从另一个线程更改，但我从不同时从两个线程访问它。有时我从一个线程调用Method Y，有时从另一个线程调用，但从不同时调用。

正如另一位回答者所指出的，你必须考虑指令重新排序和缓存读取。换句话说，仅仅在不同时间执行这些操作是不够的;你需要实施适当的障碍，以确保它能够正常工作。

最简单的方法是使用lock语句保护对象的所有访问权限。如果所有读取，写入和方法调用都在同一个锁中，那么这将起作用（假设对象确实具有一次一种的线程模型而不是线程仿射）。

Answer 3

  

假设我想使用.Net Framework中的非线程安全类（文档声明它不是线程安全的）。有时我从一个线程更改属性X的值，有时从另一个线程更改，但我从不同时从两个线程访问它。有时我从一个线程调用Method Y，有时从另一个线程调用，但从不同时调用。

默认情况下，所有Classes都是非线程安全的，除了Collections之类的Concurrent Collections专门为thread safety设计的multiple threads。因此，对于您可以选择的任何其他课程，如果您通过Non atomic或read / write方式访问它，无论Async-Await是否必须在更改时引入线程安全性对象的状态。这仅适用于可以在多线程环境中修改其状态的对象，但这样的方法只是功能实现，它们本身不是可以修改的状态，它们只是引入线程安全来维护对象状态。 / p>

  

这是否意味着我以线程安全的方式使用该类，并且文档声明它不是线程安全的事实不再与我的情况相关？如果答案是否：我可以在同一个线程（但不是GUI线程）中执行与类相关的所有操作吗？如果是这样，我该怎么做？ （如果相关，它是一个WPF应用程序。）

对于Ui应用程序，请考虑为基于IO的操作引入TPL，例如文件读取，数据库读取和使用Async-Await进行计算绑定操作。 await的好处是：

• 它根本没有阻止Ui线程，并且保持Ui完全响应，实际上post Async Ui控件可以直接更新而没有Cross线程关注，因为只涉及一个线程
• TPL并发性也使得计算操作阻塞，它们从线程池中召唤线程，并且由于跨线程关注而无法用于Ui更新

  

最后：有一个类，其中一个方法启动一个操作，另一个方法结束它。例如，使用SpeechRecognitionEngine类，您可以使用RecognizeAsync启动语音识别会话（此方法在TPL库之前，因此它不返回任务），然后使用RecognizeAsyncCancel取消识别会话。如果我从一个线程调用RecognizeAsync并从另一个线程调用RecognizeAsyncCancel怎么办？ （它有效，但它是否安全＆＃34;？它会在某些我不知道的情况下失败吗？）

正如您提到的APM方法，这可能是一个较早的实现，基于AsyncCallBack，需要BeginXX, EndXX来协调，Async-Await行如果是这种情况，那么协调就不需要太多，因为他们使用AsyncCallBack来执行回调委托。实际上如前所述，这里没有涉及额外的线程，无论是旧版本还是新版本CancellationTokenSource。关于任务取消，Async-Await可以用于await Task.Run(() => RecognizeAsync()) ，不需要单独的取消任务。在多个线程之间，可以通过Auto / Manual ResetEvent进行协调。 如果上面提到的调用是同步的，那么使用Task包装器返回Task可以通过Async方法调用它们，如下所示：

Async

虽然它是一种反模式，但在制作整个调用链时很有用lock, mutex, semaphore, monitor, Interlocked,

编辑（回答OP问题）

  

感谢您的详细解答，但我对其中的一些内容并不了解。在第一点，你说＆＃34;引入线程安全＆＃34;是必要的，但是如何？

1. 使用IO completion ports等同步构造引入线程安全，所有这些都用于保存对象免于损坏/竞争条件。我没有看到任何步骤。

  

我的帖子中描述的步骤是否足够？

1. 我的帖子中没有看到任何主题安全步骤，请突出显示您正在谈论的步骤

  

在第二点，我一直在询问如何在同一个线程中使用对象（每当我使用它时）。 Async-Await与此无关，AFAIK。

1. Async-Await是并发中唯一的机制，因为它不涉及调用线程旁边的任何额外线程，可以确保所有内容始终在同一个线程上运行，因为它使用Task Parallel library（基于硬件的并发） ），否则如果您使用{{1}}，那么您无法确保始终使用相同/给定的线程，因为这是一个非常高级别的抽象

查看我最近关于线程here的详细答案之一，它可能有助于提供更详细的方面

Answer 4

由于技术风险存在，它不是线程安全的，但您的策略旨在解决问题并解决风险。因此，如果事情符合您的描述，那么您就没有线程安全的环境，但是，您是安全的。现在。