对象自旋统一 - C#

在多线程编程中，保证同步性是至关重要的。在 .NET Framework 中，我们可以使用 lock 关键字来控制对共享资源的访问。然而，lock 关键字在竞争激烈的多线程场景中可能导致性能下降。为了解决这个问题，可以使用一种名为“对象自旋统一”的技术，它可以减少线程间的切换次数，提高系统的整体性能。

什么是对象自旋统一？

对象自旋统一是一种通过自旋等待而不是通过线程挂起来等待资源释放的多线程编程技术。简而言之，它是在多个线程中等待相同资源的线程之间协调的一种方式。

因此，它是一种解决线程同步问题的方法，可以避免线程挂起/唤醒之间的上下文切换，从而减少了系统的开销。

如何使用对象自旋统一？

在 C# 中，我们可以使用 Interlocked 类的方法来实现对象自旋统一。

SpinWait

SpinWait 是一个自旋等待的方法，它只是空转等待一段时间，直到等待时间结束。它接收一个整数参数，表示要等待的自旋次数。

SpinWait spinWait = new SpinWait();
while (true)
{
    if (condition)
    {
        Interlocked.Increment(ref counter);
        break;
    }
    spinWait.SpinOnce();
}

在代码片段中，我们使用了 SpinWait 类的 SpinOnce() 方法来自旋等待。如果等待时间太长，可以使用 SpinUntil() 方法，它接收一个委托作为参数，表示要等待的条件是否已满足，它将自旋等待直到条件满足。

SpinWait.SpinUntil(() => condition, timeoutMilliseconds);

Interlocked.CompareExchange

Interlocked.CompareExchange 方法是一个原子操作，它会比较并交换两个值。它接收三个参数：引用类型的 location1 和 location2，以及一个值类型的 value。如果 location1 和 location2 的值相等，则将 value 赋给其中一个，返回旧值。

object oldValue = null;
while (true)
{
    object currentValue = obj;
    if (currentValue == null || currentValue == oldValue)
    {
        object newValue = new object();
        object exchangeValue = Interlocked.CompareExchange(ref obj, newValue, currentValue);
        if (exchangeValue == currentValue)
        {
            return newValue;
        }
        oldValue = currentValue;
    }
    else
    {
        oldValue = currentValue;
    }
}

在代码片段中，我们使用了 Interlocked.CompareExchange 方法来实现一个线程安全的单例模式，如果发现 obj 为 null，则创建一个新的对象并将其赋值给 obj。

总结

对象自旋统一是一种通过自旋等待来避免线程挂起/唤醒的多线程编程技术。在 C# 中，我们可以使用 SpinWait 和 Interlocked.CompareExchange 方法来实现。它可以减少系统的上下文切换次数，提高多线程程序的性能。在需要同步访问共享资源的场景中，它是一个非常有用的技术。