C # Thread sicherer schneller (est) Zähler

Wie erhält man einen thread-sicheren Zähler in C # mit der bestmöglichen Leistung?

Das ist so einfach wie es nur geht:

public static long GetNextValue()
{
    long result;
    lock (LOCK)
    {
        result = COUNTER++;
    }
    return result;
}

Aber gibt es schnellere Alternativen?

Das wäre einfacher:

return Interlocked.Increment(ref COUNTER);

MSDN Interlocked.Increment

Wie von anderen empfohlen, hat der Interlocked.Incrementeine bessere Leistung als lock(). Schauen Sie sich einfach die IL und Assembly an, wo Sie sehen werden, dass daraus Incrementeine "Bussperre" -Anweisung wird und ihre Variable direkt inkrementiert (x86) oder zu (x64) "hinzugefügt" wird.

Diese "Bus Lock" -Anweisung sperrt den Bus, um zu verhindern, dass eine andere CPU auf den Bus zugreift, während die aufrufende CPU ihren Betrieb ausführt. Schauen Sie sich jetzt lock()die IL der C # -Anweisung an. Hier sehen Sie Aufrufe an Monitor, um einen Abschnitt zu beginnen oder zu beenden.

Mit anderen Worten, die .Net- lock()Anweisung leistet viel mehr als die .Net-Anweisung Interlocked.Increment.

Wenn Sie also nur eine Variable inkrementieren möchten, ist Interlock.Incrementdies schneller. Überprüfen Sie alle Interlocked-Methoden, um die verschiedenen verfügbaren atomaren Operationen zu sehen und diejenigen zu finden, die Ihren Anforderungen entsprechen. Verwenden lock()Sie diese Option, wenn Sie komplexere Aufgaben wie mehrere miteinander verbundene Inkremente / Dekremente ausführen oder den Zugriff auf Ressourcen serialisieren möchten, die komplexer als Ganzzahlen sind.

Ich schlage vor, dass Sie das in .NET integrierte Inlock-Inkrement in der System.Threading-Bibliothek verwenden.

Der folgende Code erhöht eine lange Variable durch Referenz und ist vollständig threadsicher:

Interlocked.Increment(ref myNum);

Quelle: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd78zt0c.aspx

Versuchen Sie es mit Interlocked.Increment

Wie bereits erwähnt verwenden Interlocked.Increment

Codebeispiel von MS:

Das folgende Beispiel bestimmt, wie viele Zufallszahlen im Bereich von 0 bis 1.000 erforderlich sind, um 1.000 Zufallszahlen mit einem Mittelpunkt zu generieren. Um die Anzahl der Mittelpunktswerte zu verfolgen, wird eine Variable, midpointCount, auf 0 gesetzt und jedes Mal erhöht, wenn der Zufallszahlengenerator einen Mittelpunktwert zurückgibt, bis er 10.000 erreicht. Da drei Threads die Zufallszahlen generieren, wird die Increment (Int32) -Methode aufgerufen, um sicherzustellen, dass mehrere Threads midpointCount nicht gleichzeitig aktualisieren. Beachten Sie, dass eine Sperre auch zum Schutz des Zufallszahlengenerators verwendet wird und dass ein CountdownEvent-Objekt verwendet wird, um sicherzustellen, dass die Main-Methode die Ausführung nicht vor den drei Threads beendet.

using System;
using System.Threading;

public class Example
{
   const int LOWERBOUND = 0;
   const int UPPERBOUND = 1001;

   static Object lockObj = new Object();
   static Random rnd = new Random();
   static CountdownEvent cte;

   static int totalCount = 0;
   static int totalMidpoint = 0;
   static int midpointCount = 0;

   public static void Main()
   {
      cte = new CountdownEvent(1);
      // Start three threads. 
      for (int ctr = 0; ctr <= 2; ctr++) {
         cte.AddCount();
         Thread th = new Thread(GenerateNumbers);
         th.Name = "Thread" + ctr.ToString();
         th.Start();
      }
      cte.Signal();
      cte.Wait();
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("Total midpoint values:  {0,10:N0} ({1:P3})",
                        totalMidpoint, totalMidpoint/((double)totalCount));
      Console.WriteLine("Total number of values: {0,10:N0}", 
                        totalCount);                  
   }

   private static void GenerateNumbers()
   {
      int midpoint = (UPPERBOUND - LOWERBOUND) / 2;
      int value = 0;
      int total = 0;
      int midpt = 0;

      do {
         lock (lockObj) {
            value = rnd.Next(LOWERBOUND, UPPERBOUND);
         }
         if (value == midpoint) { 
            Interlocked.Increment(ref midpointCount);
            midpt++;
         }
         total++;    
      } while (midpointCount < 10000);

      Interlocked.Add(ref totalCount, total);
      Interlocked.Add(ref totalMidpoint, midpt);

      string s = String.Format("Thread {0}:\n", Thread.CurrentThread.Name) +
                 String.Format("   Random Numbers: {0:N0}\n", total) + 
                 String.Format("   Midpoint values: {0:N0} ({1:P3})", midpt, 
                               ((double) midpt)/total);
      Console.WriteLine(s);
      cte.Signal();
   }
}
// The example displays output like the following:
//       Thread Thread2:
//          Random Numbers: 2,776,674
//          Midpoint values: 2,773 (0.100 %)
//       Thread Thread1:
//          Random Numbers: 4,876,100
//          Midpoint values: 4,873 (0.100 %)
//       Thread Thread0:
//          Random Numbers: 2,312,310
//          Midpoint values: 2,354 (0.102 %)
//       
//       Total midpoint values:      10,000 (0.100 %)
//       Total number of values:  9,965,084

Das folgende Beispiel ähnelt dem vorherigen, außer dass die Task-Klasse anstelle einer Thread-Prozedur verwendet wird, um 50.000 zufällige Mittelpunkt-Ganzzahlen zu generieren. In diesem Beispiel ersetzt ein Lambda-Ausdruck die Thread-Prozedur GenerateNumbers, und der Aufruf der Task.WaitAll-Methode macht das CountdownEvent-Objekt überflüssig.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class Example
{
   const int LOWERBOUND = 0;
   const int UPPERBOUND = 1001;

   static Object lockObj = new Object();
   static Random rnd = new Random();

   static int totalCount = 0;
   static int totalMidpoint = 0;
   static int midpointCount = 0;

   public static void Main()
   {
      List<Task> tasks = new List<Task>();
      // Start three tasks. 
      for (int ctr = 0; ctr <= 2; ctr++) 
         tasks.Add(Task.Run( () => { int midpoint = (UPPERBOUND - LOWERBOUND) / 2;
                                     int value = 0;
                                     int total = 0;
                                     int midpt = 0;

                                     do {
                                        lock (lockObj) {
                                           value = rnd.Next(LOWERBOUND, UPPERBOUND);
                                        }
                                        if (value == midpoint) { 
                                           Interlocked.Increment(ref midpointCount);
                                           midpt++;
                                        }
                                        total++;    
                                     } while (midpointCount < 50000);

                                     Interlocked.Add(ref totalCount, total);
                                     Interlocked.Add(ref totalMidpoint, midpt);

                                     string s = String.Format("Task {0}:\n", Task.CurrentId) +
                                                String.Format("   Random Numbers: {0:N0}\n", total) + 
                                                String.Format("   Midpoint values: {0:N0} ({1:P3})", midpt, 
                                                              ((double) midpt)/total);
                                     Console.WriteLine(s); } ));

      Task.WaitAll(tasks.ToArray());
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("Total midpoint values:  {0,10:N0} ({1:P3})",
                        totalMidpoint, totalMidpoint/((double)totalCount));
      Console.WriteLine("Total number of values: {0,10:N0}", 
                        totalCount);                  
   }
}
// The example displays output like the following:
//       Task 3:
//          Random Numbers: 10,855,250
//          Midpoint values: 10,823 (0.100 %)
//       Task 1:
//          Random Numbers: 15,243,703
//          Midpoint values: 15,110 (0.099 %)
//       Task 2:
//          Random Numbers: 24,107,425
//          Midpoint values: 24,067 (0.100 %)
//       
//       Total midpoint values:      50,000 (0.100 %)
//       Total number of values: 50,206,378

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.interlocked.increment?view=netcore-3.0