如何使公共属性线程安全？答案

【问题标题】：How to make public properties thread-safe?如何使公共属性线程安全？
【发布时间】：2012-09-11 15:36:15
【问题描述】：

由于某种原因，我正在实现 BackgroundWorker 替换，并且我必须实现以下公共属性：

public bool CancellationPending { get; private set; }
public bool IsBusy { get; private set; }
public bool WorkerReportsProgress { get; set; }
public bool WorkerSupportsCancellation { get; set; }

我确定您知道它们在 BackgroundWorker 中的用途。因此它们可能会被不同的线程访问/修改。我担心如何“保护”它们以进行多线程处理。我认为将它们声明为 volatile 就足够了，但 volatile 不能应用于自动属性。

我该怎么办？我应该为这些属性创建私有字段，并声明它们volatile？还是应该在每个 get 和 set 块中使用 locking？

我认为这应该是非常常见的场景 - 使属性（最好是自动属性）线程安全。请注意，此示例中的所有属性都是原子类型。

编辑：

澄清我需要什么：我需要确保所有线程始终读取属性的最新值。看到这个：https://stackoverflow.com/a/10797326/1081467

同样，你建议使用volatile，或locking，或其他什么？.. 使用bool 属性时，原子性得到保证，所以只剩下第二个问题（阅读最新的-date 值），那么你如何正确解决这个问题？当你有非原始类型的属性时怎么办？您是否将locks 放在每个get 和set 块中？

【问题讨论】：

你不能使用BackgroundWorker类？
在每个 get 和 set 块内使用 locking。或者，使您的类型不可变。例如，CancellationPending 不太可能有问题。
在这种情况下，thread safe 到底是什么意思？
看来至少IsBusy 应该是一个事件，以便您可以等待它。也许其余的可以使用Interlocked.CompareExchange
@TX_ 你为什么不用Tasks 和STA scheduler 一起使用？

标签： c# .net multithreading thread-safety

【解决方案1】：

我想出了以下实现。请评论您是否认为这是最佳解决方案：

//========== Public properties ==================================================//

public bool CancellationPending { get { return _cancellationPending; } private set { _cancellationPending = value; } }

public bool IsBusy { get { return _isBusy; } private set { _isBusy = value; } }

public bool WorkerReportsProgress { get { return _workerReportsProgress; } set { _workerReportsProgress = value; } }

public bool WorkerSupportsCancellation { get { return _workerSupportsCancellation; } set { _workerSupportsCancellation = value; } }

//========== Private fields ==================================================//

private volatile bool _cancellationPending;
private volatile bool _isBusy;
private volatile bool _workerReportsProgress;
private volatile bool _workerSupportsCancellation;

推理：原子性是由字段类型为bool这一事实确保的，因此不需要locking。将它们设为volatile 将确保任何线程都将读取当前值——不缓存——以防另一个线程对其进行了修改。我认为这是 volatile 关键字的确切用途（也是唯一有效用途），对吧？

【讨论】：

无法为属性定义波动率。基础字段才是最重要的。
class Program { static bool _stop = false; static bool stop { get { return _stop; } set { _stop = value; } } public static void Main(string[] args) { new Thread(() => { Console.WriteLine("START"); bool dummy = false; while (!stop) dummy = !dummy; Console.WriteLine("END"); }).Start(); Thread.Sleep(1000); stop = true; Console.WriteLine("stop = true"); Console.WriteLine("WAITING..."); } }
复制并粘贴它，然后构建release 构建，并在没有调试器的情况下运行。它会挂起。然后将static bool _stop = false; 更改为static volatile bool _stop = false;，做同样的事情，你会看到 - 它不再挂起（如所希望的那样）。现在请撤消您的投票。
这很有趣，因为是你在浪费我的时间，兄弟。尽管我 100% 确定，但你的话让我怀疑，我决定再次测试。我写了那个清楚地说明问题的小代码。我正在使用 VS2012，尽管我已经使用 VS2010 进行了测试，并且行为完全相同。在 Visual C# 中创建新的空项目。复制/粘贴代码。构建release 构建，这很重要！然后在调试器之外运行它，这也很重要！你会看到在写“WAITING...”后原始代码会挂起，如果你让_stop字段变为volatile，它会起作用。
TX 是对的，代码挂了。我在生产中遇到了同样的问题，我依靠 bool 属性来停止处理循环。现在我完全切换到了 CancellationTokenSource，从实现可靠取消中提取了很多实现细节。

【解决方案2】：

public bool CancellationPending { get; private set; }
public bool IsBusy { get; private set; }
public bool WorkerReportsProgress { get; set; }
public bool WorkerSupportsCancellation { get; set; }

因此它们可能被不同的线程访问/修改

不，这仅适用于 CancellationPending 和 IsBusy，不适用于其他人。
它们都是布尔值，保证是原子的。原子性在这里就足够了。

原始 Backgroundworker 的所有属性都记录为非线程安全。
见this page底部附近。

【讨论】：

做到了。同样，您可能不应该做任何事情。见上面的评论。
即使它们是原子的，也有必要将支持字段标记为 volatile 以防止编译器优化假定从单个线程进行访问。
@MateenUlhaq - 你不能让属性变得易变，你也不必这样做。 Bgw 提供了足够的 fences 来使其可靠。例如，请参阅this。

【解决方案3】：

虽然我认为有更好的选择，例如使用 Tasks 和 svick 提到的另一个调度程序。

如果您想继续走这条路，您绝对应该使用锁定字段而不是易失字段，如 volatile does not do what you think。 Oh and this guy said something about never making a volatile field...

您可以根据访问特性使用您最喜欢的同步原语（lock、Mutex、Interlocked、ReaderWriterLockSlim 等）代替 volatile。

【讨论】：

【解决方案4】：

一种简单的方法是为您希望线程安全的每个属性设置互斥对象。在获取和设置属性中，使用 Monitor.Enter(declaredObjectMutext) 和 Monitor.Exit(declaredObjectMutex)。完成后，这将使您的属性成为线程安全的（所有对 get 和 set 的调用都将阻塞调用，直到任何其他线程完成为止）。

另一个选择是使用互锁类，它允许对整数和布尔值进行线程安全修改。如果这就是您对属性使用的全部内容，那么它是一个简单的解决方案。

【讨论】：