競爭條件和死結

2024-12-14

Visual Basic .NET 或 Visual Basic 可讓您第一次在 Visual Basic 應用程式中使用線程。線程導入了競爭條件和死結等偵錯問題。本文將探討這兩個問題。

原始產品版本： Visual Basic、Visual Basic .NET
原始 KB 編號： 317723

發生競爭條件時

當兩個線程同時存取共用變數時，就會發生競爭狀況。第一個線程會讀取變數，而第二個線程會從變數讀取相同的值。然後，第一個線程和第二個線程會在值上執行其作業，而且會爭先查看哪一個線程可以最後寫入共用變數的值。最後寫入其值的線程值會保留，因為線程正在寫入先前線程所寫入的值。

競爭條件的詳細數據和範例

每個線程都會配置預先定義的一段時間，以在處理器上執行。當為線程配置的時間到期時，線程的內容會儲存到線程下一次開啟處理器之前，處理器會開始執行下一個線程。

單行命令如何造成競爭條件

檢查下列範例，以查看競爭狀況的發生方式。有兩個線程，兩者都在更新稱為 total 的共用變數（在元件程式代碼中以表示 dword ptr ds:[031B49DCh] ）。

線程 1
```
Total = Total + val1
```
線程 2
```
Total = Total - val2
```

從上述 Visual Basic 程式代碼編譯的元件碼（行號）：

線程 1

1. mov eax,dword ptr ds:[031B49DCh]
2. add eax,edi
3. jno 00000033
4. xor ecx,ecx
5. call 7611097F
6. mov dword ptr ds:[031B49DCh],eax

線程 2

1. mov eax,dword ptr ds:[031B49DCh]
2. sub eax,edi
3. jno 00000033
4. xor ecx,ecx
5. call 76110BE7
6. mov dword ptr ds:[031B49DCh],eax

藉由查看元件程式代碼，您可以看到處理器在較低層級執行的作業數，以執行簡單的加法計算。線程可以在處理器上執行其元件程式代碼的所有或部分。現在查看此程式代碼中發生競爭狀況的方式。

Total 是 100， val1 是 50，而 val2 是 15。 線程 1 有機會執行，但只會完成步驟 1 到 3。這表示 Thread 1 會讀取變數並完成新增。 線程 1 現在只是等待寫出其新值 150。停止線程 1 之後，線程 2 會完全執行。這表示它已將計算出的值（85）寫入變數 Total。最後， 線程 1 會重新取得控制權並完成執行。它會寫出其值（150）。因此，當線程 1 完成時，的值Total現在是 150，而不是 85。

您可以看到這可能是一個主要問題。如果這是銀行計劃，客戶會在其帳戶中擁有不應存在的錢。

此錯誤是隨機的，因為線程 1 可以在處理器到期之前完成其執行，然後 Thread 2 可以開始執行。如果發生這些事件，則不會發生問題。線程執行不具決定性，因此您無法控制執行的時間或順序。另請注意，線程可能會在運行時間與偵錯模式中以不同的方式執行。此外，您可以看到，如果您在數列中執行每個線程，則不會發生錯誤。這種隨機性會使這些錯誤更難追蹤和偵錯。

若要防止競爭條件發生，您可以鎖定共用變數，讓一次只有一個線程可以存取共用變數。請謹慎執行此動作，因為如果線程 1 中鎖定變數，而 Thread 2 也需要變數，則 Thread 2 的執行會停止，而 Thread 2 會等候 Thread 1 釋放變數。（如需詳細資訊，請參閱 SyncLock 本文的參考一節。

競爭狀況的徵兆

競爭條件最常見的徵兆是多個線程之間共用之變數的無法預測值。這會產生線程執行順序的不可預測性。有時候一個線程會贏，另一個線程會贏。在其他時間，執行正常運作。此外，如果個別執行每個線程，變數值就會正確運作。

發生死結時

當兩個線程同時鎖定不同的變數，然後嘗試鎖定另一個線程已鎖定的變數時，就會發生死結。因此，每個線程都會停止執行，並等候其他線程釋放變數。因為每個線程都保留另一個線程想要的變數，因此不會發生任何動作，而且線程會保持死結狀態。

死結的詳細數據和範例

下列程式代碼有兩個物件和 LeftVal RightVal：

線程 1

SyncLock LeftVal
    SyncLock RightVal
        'Perform operations on LeftVal and RightVal that require read and write.
    End SyncLock
End SyncLock

線程 2

SyncLock RightVal
    SyncLock LeftVal
        'Perform operations on RightVal and LeftVal that require read and write.
    End SyncLock
End SyncLock

當允許線程 1 鎖定 LeftVal時，就會發生死結。處理器會 停止 Thread 1 的執行，並開始執行 Thread 2。 線程 2 鎖定 RightVal ，然後嘗試鎖定 LeftVal。因為 LeftVal 已鎖定， 線程 2 會停止並等候 LeftVal 釋放。因為 線程 2 已停止， 因此允許線程 1 繼續執行。 線程 1 嘗試鎖定 RightVal ，但無法鎖定，因為 線程 2 已鎖定它。因此， Thread 1 會開始等候 RightVal 變成可用。每個線程會等候另一個線程，因為每個線程都鎖定了另一個線程正在等候的變數，而且兩個線程都不會解除鎖定它所持有的變數。

死結不一定會發生。如果 Thread 1 在處理器停止之前執行這兩個鎖定，Thread 1 可以執行其作業，然後解除鎖定共用變數。線程 1 解除鎖定變數之後，Thread 2 可以如預期般繼續執行。

當這些代碼段並排放置時，此錯誤似乎很明顯，但實際上，程式代碼可能會出現在程式代碼的不同模組或區域中。這是很難追蹤的錯誤，因為從這個相同的程式代碼中，可能會發生正確的執行和不正確的執行。

死結的癥狀

死結的常見徵兆是程式或線程群組停止回應。這也稱為停止回應。至少有兩個線程正在等候另一個線程鎖定的變數。線程不會繼續，因為兩個線程都不會釋放其變數，直到它取得另一個變數為止。如果程式正在等候其中一個或兩個線程完成執行，則整個程式可能會停止回應。

什麼是線程

進程可用來分隔在單一計算機上指定時間執行的不同應用程式。操作系統不會執行進程，但線程會執行。線程是一個執行單位。操作系統會將處理器時間配置給線程，以執行線程的工作。單一進程可以包含多個線程的執行。如果線程在指派給處理器期間無法完成執行，則每個線程都會維護自己的例外狀況處理程式、排程優先順序，以及一組操作系統用來儲存線程內容的結構。內容會保留到線程接收處理器時間的下一次為止。內容包含線程需要順暢地繼續執行的所有資訊。此資訊包括線程的處理器緩存器集，以及主機進程位址空間內的呼叫堆疊。

參考資料

如需詳細資訊，請搜尋Visual Studio說明以取得下列關鍵詞：

SyncLock. 允許鎖定物件。如果另一個線程嘗試鎖定相同的物件，則會封鎖該物件，直到第一個線程釋放為止。請小心使用 SyncLock ，因為問題可能會導致 SyncLock 誤用。例如，此命令可能會防止競爭狀況，但造成死結。
InterLocked. 允許在基本數值變數上選取一組安全線程作業。

如需詳細資訊，請參閱線程和線程處理。

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