多写者单读者并发模型最有效的锁？答案

【问题标题】：Most Efficient Lock for Many Writers Single Reader Concurrency Model?多写者单读者并发模型最有效的锁？
【发布时间】：2011-08-19 00:06:30
【问题描述】：

所以我有许多线程正在向我提供输入数据，这些数据必须由单个线程按到达顺序进行处理。目前，所有输入项最终都插入到队列中，并且对队列的读/写受到 C# lock 语句的保护。然而，随着时间的推移，应用程序的 CPU 使用率上升到不可接受的水平，并且分析器表示大部分 CPU 时间都花在了 lock 语句本身上。是否有一种更有效的同步方法可以代替锁，它支持多个写入器和一个读取器？

【问题讨论】：

标签： c# .net multithreading concurrency synchronization

【解决方案1】：

听起来作家们正在互相争夺锁。考虑一个模型，其中每个写入器都有自己的队列，读取器使用Peek method 从每个队列中读取第一条消息而不删除它。然后，阅读器可以继续在队列之间迭代，从每个队列的第一个项目集中查看第一个项目，然后删除并处理第一个项目。它会比您当前的架构慢，但应该消除编写器之间的锁争用。

一个简单的例子可能如下所示：

public class TimestampedItem<T> : IComparable<TimestampedItem<T>>
{
    public DateTime TimeStamp { get; set; }
    public T Data { get; set; }
    public int CompareTo(TimestampedItem<T> other)
    {
        return TimeStamp.CompareTo(other.TimeStamp);
    }
}

public void ReadFirstFromEachQueue<T>(IEnumerable<Queue<TimestampedItem<T>>> queues)
{
    while (true)
    {
        var firstItems = new List<TimestampedItem<T>>(queues.Select(q => { lock (q) { return q.Peek(); } }));
            ProcessItem(firstItems.OrderBy(tsi => tsi.TimeStamp).First());
        }
    }
}

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您使用.net 版本4.0，则可以使用ConcurrentQueue，它是ConcurrentCollections 的一部分，而不是普通的Queue，然后在读/写数据时解除锁定到队列，ConcurrentCollections 被设计用于处理并发读/写与无锁代码..

如果您不使用4.0，则只能在没有其他锁后跟时锁定，您可以通过使用Monitor.TryEnter 而不是lock 来实现，注意lock 本身是Monitor.Enter 和@ 987654331@组合..，示例实现为：

private readonly object _syncObject = new object();

private bool TryUpdate(object someData)
{
    if (Monitor.TryEnter(_syncObject))
    {
        try
        {
            //Update the data here.

            return true;
        }
        finally
        {
            Monitor.Exit(_SyncObject);
        }
    }

    return false;
}

【讨论】：

Monitor.TryEnter 比 Monitor.Enter 有什么优势？
第一个“Monitor.TryEnter”不会阻塞等待进入，如果lock正在使用，它将返回false而不是等待它在该行空闲..

【解决方案3】：

这可能会对您的应用程序产生重大影响，但您可以考虑将队列设置在应用程序外部（例如 MSMQ），然后您可以让编写器线程向该队列写入它们的核心内容。然后，您的读者可以在准备好物品时将其挑选出来。如果您的大部分 cpu 时间只是锁定在您的队列周围（我假设您实际上并没有锁定正在放入队列中的项目的工作），那么将队列放在您的应用程序外部可能真的有帮助。理想情况下，您还可以将写入和读取拆分为单独的进程。

要检查的另一件事是，您锁定的对象没有被用于锁定应用程序中的其他位置。监视器（lock 语句背后的东西）可能是最轻量级的线程同步方法，因此最好重新设计事物以避免锁定在处理项目的同一进程中。

【讨论】：