使闭包捕获的变量易变答案

【问题标题】：Making variables captured by a closure volatile使闭包捕获的变量易变
【发布时间】：2012-02-23 12:29:23
【问题描述】：

闭包捕获的变量如何与不同的线程交互？在下面的示例代码中，我想将 totalEvents 声明为 volatile，但 C# 不允许这样做。

（是的，我知道这是不好的代码，这只是一个示例）

private void WaitFor10Events()
{
     volatile int totalEvents = 0; // error CS0106:

     _someEventGenerator.SomeEvent += (s, e) => totalEvents++;

     while(totalEvents < 10)
        Thread.Sleep(100);
}

编辑：人们似乎有点忽略了我的问题。我知道我不能在本地变量上使用volatile。我也知道示例代码代码很糟糕，可以通过其他方式实现，因此我的“错误代码”免责声明。这只是为了说明问题。

无论如何，似乎没有办法将易失语义强制到捕获的局部变量上，所以我将实现一种不同的方式。不过感谢您的回答，无论如何，我学到了一些有用的东西。 :)

【问题讨论】：

你希望通过声明变量volatile 获得什么？在大多数情况下，volatile 的用户希望它做任何事情，而不是实际做的事情。
@Mr.Disappointment - OP 知道这一点 - 这就是为什么他/她说“我想将 totalEvents 声明为 volatile，但 C# 不允许这样做”
@Mr.Disappointment - 我相信 OP 确实知道原因 - 这是一个有趣的问题。我认为 OP 试图理解的是：在类级别，由于某些编译器优化，您可以将 volatile 应用于一个字段，以确保它可以被多个线程安全地读取和写入（都看到最新值）没有被应用。在上面的示例中，OP 正在使用闭包模拟类似的情况。在该示例中，totalEvents 可以被多个线程修改。问题是“你能在这种情况下得到同样的行为吗？如果能，怎么做？”
@GazTheDestroyer - 我知道你知道 - 我说的是“OP确实理解这一点并且提出了一个好问题”
@RobLevine：哎呀，抱歉 Rob，我的用户名弄混了。

标签： c# closures volatile

【解决方案1】：

Volatile.Write 救援：

private void WaitFor10Events()
{
     int totalEvents = 0; 

     _someEventGenerator.SomeEvent += (s, e) => Volatile.Write(ref totalEvents, totalEvents+1);

     while(totalEvents < 10)
        Thread.Sleep(100);
}

也就是说，对于这种特殊情况，我仍然会使用 Interlocked.Increment..

【讨论】：

【解决方案2】：

将局部变量标记为 volatile 是无效的。闭包可以捕获 volatile 字段，以下是完全合法的：

volatile int totalEvents = 0;
private void WaitFor10Events()
{
   _someEventGenerator.SomeEvent += (s, e) => totalEvents++;
   ...
}

请参阅here for information 了解 volatile 关键字；

顺便说一句，您可以考虑使用重置事件（auto、manual）、监视器类（pulse 和 wait 方法）或 countdown event 让线程休眠直到发生事件被提升了，它比在循环中休眠要高效得多。

更新

根据问题的编辑，获得线程安全语义的一种简单方法是使用Interlocked class。以这种方式重写您的示例（尽管如其他答案中所述，有更好的方法来编写此示例）：

private void WaitFor10Events()
{
   long totalEvents = 0;
   _someEventGenerator.SomeEvent += (s, e) => Interlocked.Increment(ref totalEvents);

   while(Interlocked.Read(ref totalEvents) < 10)
   {
     Thread.Sleep(100);
   }
}

【讨论】：

【解决方案3】：

你不能声明本地人volatile。此外，还有更好的方法来实现您的目标......请改用System.Threading.CountdownEvent。它会比你的 poll/sleep 方法更有效。

using(CountdownEvent cde = new CountdownEvent(10))
{
  _someEventGenerator.SomeEvent += (s, e) => cde.Signal();
  cde.Wait();
}

【讨论】：

它没有回答问题。

【解决方案4】：

如果并行触发事件，这将不起作用。不幸的是，n++ 不是 .NET 中的原子操作，因此您不能期望多个线程执行 n++ 10 次实际上将 n 增加 10，它可以增加更少。这是一个证明它的小程序（在此过程中确保在并行使用时正确处理闭包）：

class Program
{
    static volatile int _outer = 0;
    static void Main(string[] args)
    {
        int inner = 0;

        Action act_outer1 = () => _outer++; // Interlocked.Increment(ref _outer);
        Action act_inner1 = () => inner++;  // Interlocked.Increment(ref inner);
        Action<int> combined = (i) => { act_outer1(); act_inner1(); };

        Console.WriteLine("None outer={0}, inner={1}", _outer, inner);
        Parallel.For(0, 20000000, combined);
        Console.WriteLine("Once outer={0}, inner={1}", _outer, inner);
        Console.ReadKey();
    }
}

Interlocked.Increment 变体按预期工作。

【讨论】：

【解决方案5】：

闭包捕获的局部变量将"hoisted" 输出到编译器生成的不同类，这样做不会放松“局部变量不能是易失性”规则，即使局部“真的”结束作为实例字段。最好的办法是手动构造闭包类（“函数对象”）或使用一些 IL 操作工具，例如。 ILDASM。

【讨论】：