SpinWait

  • Artykuł

System.Threading.SpinWait jest lekkim typem synchronizacji, którego można używać w scenariuszach niskiego poziomu, aby uniknąć kosztownych przełączników kontekstowych i przejść jądra wymaganych w przypadku zdarzeń jądra. Na komputerach wielordzeniowych, gdy zasób nie ma być przechowywany przez długi czas, może to być bardziej wydajne, aby wątek oczekiwania uruchamiał się w trybie użytkownika przez kilkadziesiąt lub kilkaset cykli, a następnie ponowić próbę uzyskania zasobu. Jeśli zasób jest dostępny po wirowaniu, zapisano kilka tysięcy cykli. Jeśli zasób jest nadal niedostępny, spędziłeś tylko kilka cykli i nadal możesz wprowadzić oczekiwanie oparte na jądrze. Ta kombinacja wirowania i oczekiwania jest czasami nazywana operacją oczekiwania dwufazowego.

SpinWait jest przeznaczony do użycia w połączeniu z typami .NET, które opakowujące zdarzenia jądra, takie jak ManualResetEvent. SpinWait może być również używany przez siebie do podstawowej funkcji wirowania w jednym programie.

SpinWait to nie tylko pusta pętla. Jest starannie zaimplementowany w celu zapewnienia prawidłowego działania wirującego dla ogólnego przypadku i sam zainicjuje przełączniki kontekstowe, jeśli obraca się wystarczająco długo (mniej więcej czas wymagany do przejścia jądra). Na przykład na komputerach z jednym rdzeniem daje od razu fragment czasu wątku, SpinWait ponieważ obracające się bloki przechodzą do przodu na wszystkich wątkach. SpinWait Daje również nawet na maszynach wielordzeniowych, aby zapobiec blokowaniu wątków o wyższym priorytcie lub modułu odśmiecającego śmieci. W związku z tym, jeśli używasz SpinWait operacji oczekiwania dwufazowego, zalecamy wywołanie oczekiwania jądra przed SpinWait samym zainicjowaniem przełącznika kontekstu. SpinWaitNextSpinWillYield udostępnia właściwość , którą można sprawdzić przed każdym wywołaniem metody SpinOnce. Gdy właściwość zwróci truewartość , zainicjuj własną operację Wait. Aby zapoznać się z przykładem, zobacz How to: Use SpinWait to Implement a Two-Phase Wait Operation (Instrukcje: używanie metody SpinWait do implementowania operacji oczekiwania dwufazowego).

Jeśli nie wykonujesz operacji oczekiwania dwufazowego, ale po prostu obraca się, dopóki jakiś warunek nie zostanie spełniony, możesz włączyć SpinWait jego przełączniki kontekstowe, aby był dobrym obywatelem w środowisku systemu operacyjnego Windows. Poniższy podstawowy przykład przedstawia SpinWait element w stosie bez blokady. Jeśli potrzebujesz wysokowydajnego, bezpiecznego wątkowo stosu, rozważ użycie polecenia System.Collections.Concurrent.ConcurrentStack<T>.

public class LockFreeStack<T>
{
    private volatile Node m_head;

    private class Node { public Node Next; public T Value; }

    public void Push(T item)
    {
        var spin = new SpinWait();
        Node node = new Node { Value = item }, head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            node.Next = head;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, node, head) == head) break;
            spin.SpinOnce();
        }
    }

    public bool TryPop(out T result)
    {
        result = default(T);
        var spin = new SpinWait();

        Node head;
        while (true)
        {
            head = m_head;
            if (head == null) return false;
            if (Interlocked.CompareExchange(ref m_head, head.Next, head) == head)
            {
                result = head.Value;
                return true;
            }
            spin.SpinOnce();
        }
    }
}

Imports System.Threading

Module SpinWaitDemo


    Public Class LockFreeStack(Of T)
        Private m_head As Node

        Private Class Node
            Public [Next] As Node
            Public Value As T
        End Class

        Public Sub Push(ByVal item As T)
            Dim spin As New SpinWait()
            Dim head As Node, node As New Node With {.Value = item}

            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                node.Next = head
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, node, head) Is head Then Exit While
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Sub

        Public Function TryPop(ByRef result As T) As Boolean
            result = CType(Nothing, T)
            Dim spin As New SpinWait()

            Dim head As Node
            While True
                Thread.MemoryBarrier()
                head = m_head
                If head Is Nothing Then Return False
                If Interlocked.CompareExchange(m_head, head.Next, head) Is head Then
                    result = head.Value
                    Return True
                End If
                spin.SpinOnce()
            End While
        End Function
    End Class


End Module

Zobacz też