Решение 11 распространенных проблем в многопоточном коде - Забытая синхронизация

Забытая синхронизация

Это простейшая форма состязания за данные: синхронизация забыта начисто. Состязания такого рода могут быть в редких случаях щадящими, что означает их корректность, но большинство представляют собой фундаментальные проблемы с корректностью.

Проблемы вроде этой не всегда настолько очевидны. Например, объект может быть частью какого-либо большого, сложного графа объектов, который может быть достигнут из статической переменной или стать общим путем передачи объекта как части замыкания при создании нового потока или установки задания на очередь в пул потоков.

Важно обращать внимание на то, когда объект (граф) становится из закрытого общим. Это называется публикацией, и о ней мы поговорим ниже, когда речь идет об изоляции. Обратный процесс именуется приватизацией – когда объект (граф) вновь становится закрытым.

Решение – добавить адекватную синхронизацию. В примере со счетчиком я могу использовать простой захват с помощью Interlocked:

static class Counter {
  internal static volatile int s_curr = 0;
  internal static int GetNext() { 
    return Interlocked.Increment(ref s_curr); 
  }
}

Это работает потому, что обновление сводится к единственному месту в памяти и потому, что (к счастью) существует машинная команда (LOCK INC), эквивалентная оператору программы, который я пытаюсь сделать атомарным.

Как вариант, я могу использовать полноценную блокировку:

static class Counter {
  internal static int s_curr = 0;
  private static object s_currLock = new object();
  internal static int GetNext() {
    lock (s_currLock) { 
     return s_curr++; 
    }
  }
}

Оператор блокировки гарантирует взаимное исключение между всеми потоками, пытающимися получить доступ к GetNext, и использует класс CLR System.Threading.Monitor. В программах на C++ для тех же целей используется CRITICAL_SECTION. Устанавливать блокировку в данном конкретном примере нет необходимости, но когда речь идет о нескольких операциях, их нечасто возможно свести в единую захватываемую операцию.