我正在准备面试，我遇到了以下问题。我试过了，但我找不到任何东西可以创建一个包含没有“锁”的线程安全集合的类。如果知道任何解决方案，请提供帮助。
创建一个从 Object 派生的 C# 类并实现以下方法：
要求：
【问题讨论】：
lock 的功能，你确定你会面试一个需要的职位吗？
标签： c# multithreading collections
这是一种实现对集合进行无锁修改的方法，方法是处理本地副本，然后在检查竞争时尝试以原子方式将其与全局集合交换：
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 隐式执行易失性读取和写入会引起一些混乱，因此我将在等效代码下方发布Thread.MemoryBarrier 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);
}
}
【讨论】：
Thread.MemoryBarrier()。
CompareExchange() 的结果不太感兴趣。你知道它可能会“失败”。
result == original 将返回false，导致重新尝试整个循环。
.ToList 在现有的List<T> 上使用时表现相当不错，因为长期存在微优化。它有效地使用了 Array.Copy，它使用了从这种优化中受益的外部本机实现。问题的“逻辑”复杂性与实际系统上的性能不同，因为不同的操作会产生显着不同的执行时间，所以不要过分依赖严格的理论 Big-O 表示法。例如：dzone.com/articles/…
根据问题，您应该能够在对象中添加一个并发集合，该集合将为您处理线程安全要求。他们没有指定使用哪种类型的内部集合。
您应该能够从 concurrentcollection 命名空间实现其中一个集合并实现这一点。
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.collections.concurrent.aspx
【讨论】：
您可以创建一个非阻塞链表。例如this。
.net 框架提供了像CompareExchange(Object, Object, Object) 这样的方法，允许您编写安全代码而无需锁定整个列表。
【讨论】：
我的解决方案。基本上使用 Interlocked.Exchange 和 AutoResetEvents 模拟锁定。做了一些简单的测试，它似乎工作。
public class SharedStringClass
{
private static readonly int TRUE = 1;
private static readonly int FALSE = 0;
private static int allowEntry;
private static AutoResetEvent autoResetEvent;
private IList<string> internalCollection;
public SharedStringClass()
{
internalCollection = new List<string>();
autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
allowEntry = TRUE;
}
public void AddString(string strToAdd)
{
CheckAllowEntry();
internalCollection.Add(strToAdd);
// set allowEntry to TRUE atomically
Interlocked.Exchange(ref allowEntry, TRUE);
autoResetEvent.Set();
}
public string ToString()
{
CheckAllowEntry();
// access the shared resource
string result = string.Join(",", internalCollection);
// set allowEntry to TRUE atomically
Interlocked.Exchange(ref allowEntry, TRUE);
autoResetEvent.Set();
return result;
}
private void CheckAllowEntry()
{
while (true)
{
// compare allowEntry with TRUE, if it is, set it to FALSE (these are done atomically!!)
if (Interlocked.CompareExchange(ref allowEntry, FALSE, TRUE) == FALSE)
{
autoResetEvent.WaitOne();
}
else
{
break;
}
}
}
}
【讨论】：
最简单的解决方案是使用string[] 类型的字段。每当调用者想要添加一个字符串时，创建一个新数组并附加新项并将其交换为旧项。
此模型不需要同步。它不容忍并发写入者，但允许并发读取。
【讨论】：