c# - 没有锁的线程安全集合

coder 2024-05-23 原文

我正在准备面试，遇到了以下问题。我试过了，但我找不到任何可以创建一个包含没有“锁”的线程安全集合的类的东西。如果知道任何解决方案，请提供帮助。

创建一个派生自 Object 的 C# 类并实现以下方法:

AddString – 此方法应将给定字符串添加到内部集合
ToString – 覆盖此方法并返回一个逗号分隔的字符串，其中包含内部集合中的所有字符串

要求:

必须是线程安全的
必须支持多个并发读者
不得使用任何预先存在的线程安全集合
奖励:不要使用任何类型的锁

最佳答案

这是一种实现集合无锁修改的方法，方法是处理本地副本，然后在检查竞争的同时尝试将其与全局集合进行原子交换:

public class NonLockingCollection
{
    private List<string> collection;

    public NonLockingCollection()
    {
        // Initialize global collection through a volatile write.
        Interlocked.CompareExchange(ref collection, new List<string>(), null);
    }

    public void AddString(string s)
    {
        while (true)
        {
            // Volatile read of global collection.
            var original = Interlocked.CompareExchange(ref collection, null, null);

            // Add new string to a local copy.
            var copy = original.ToList();
            copy.Add(s);

            // Swap local copy with global collection,
            // unless outraced by another thread.
            var result = Interlocked.CompareExchange(ref collection, copy, original);
            if (result == original)
                break;
        }
    }

    public override string ToString()
    {
        // Volatile read of global collection.
        var original = Interlocked.CompareExchange(ref collection, null, null);

        // Since content of global collection will never be modified,
        // we may read it directly.
        return string.Join(",", original);
    }
}

编辑:由于使用 Interlocked.CompareExchange 隐式执行 volatile 读取和写入引起了一些困惑，我在下面发布了与 等效的代码Thread.MemoryBarrier 改为调用。

public class NonLockingCollection
{
    private List<string> collection;

    public NonLockingCollection()
    {
        // Initialize global collection through a volatile write.
        collection = new List<string>();
        Thread.MemoryBarrier();
    }

    public void AddString(string s)
    {
        while (true)
        {
            // Fresh volatile read of global collection.
            Thread.MemoryBarrier();
            var original = collection;
            Thread.MemoryBarrier();

            // Add new string to a local copy.
            var copy = original.ToList();
            copy.Add(s);

            // Swap local copy with global collection,
            // unless outraced by another thread.
            var result = Interlocked.CompareExchange(ref collection, copy, original);
            if (result == original)
                break;
        }
    }

    public override string ToString()
    {
        // Fresh volatile read of global collection.
        Thread.MemoryBarrier();
        var original = collection;
        Thread.MemoryBarrier();

        // Since content of global collection will never be modified,
        // we may read it directly.
        return string.Join(",", original);
    }
}

关于c# - 没有锁的线程安全集合，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/10675400/

c#没有 collection original string multithreading collections

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