我的循环缓冲区线程安全吗？ 如果没有，我该怎么做？

Question

我创建了一个循环缓冲区类，需要从两个不同的线程访问它。 循环缓冲区使用二维数组，其中一维为行数，另一维为行数数组（其中2048个）的元素。 用户界面线程可以在任何给定时间从数组读取所有行。 后台线程是一个TCP服务器线程，它检索需要在此数组中插入的2048个浮点数。 这是代码

    static class CircularArrayBuffer
    {

    static float[,] buffer;
    static int columns, rows;
    static int nextFree = 0;

    public static void CreateBuffer(int _columns, int _rows)
    {
        columns = _columns;
        rows = _rows;

        buffer = new float[rows,columns];
        nextFree = 0;       //reset pointer to first free buffer
    }

    public static float[] GetData(int index)
    {
        if (index > rows)
        {
            throw new System.ArgumentException("Index cannot be more than rows", "index");
        }

        float[] rowArray = new float[columns];

        Buffer.BlockCopy(buffer, (((nextFree - 1 + index) % rows) * 4 * columns), rowArray, 0, columns * 4); //takes 2 microseconds!

        return rowArray;
    }       

    public static void  AddData(float[] rowArray) //number of columns must be set!
    {
        if (rowArray.Count() > columns)
        {
            throw new System.ArgumentException("Data length cannot be more than number of columns", "columns");
        }

        Buffer.BlockCopy(rowArray, 0, buffer, nextFree * 4 * columns, columns * 4);
        nextFree = (nextFree + 1) % rows;
    }
}

因此，用户界面线程将每隔50毫秒左右检索一次所有行，而后台TCP服务器将每隔50毫秒左右检索一次行。 用户界面线程实际上是OpenGL的OnRender回调。 我会在这堂课上遇到问题吗？ 如果可以，我该如何避免呢？ 谢谢汤姆

Answer 1

如果写入发生在GetData（）的中间，则总是有可能获得不一致的值。 您可能希望使用锁来使Getdata和Adddata操作原子化以获得一致的值。 还要注意，它现在可能还不错，但是由于值得一提，使Get调用异步以避免在不立即获得锁的情况下冻结UI线程始终是一件好事。

Answer 2

对我来说，它看起来并不安全。 您不妨尝试这样的方法：

static class CircularArrayBuffer
{

    static float[,] buffer;
    static int columns, rows;
    static int nextFree = 0;
    static readonly ReaderWriterLockSlim rwLockSlim = new ReaderWriterLockSlim();

    public static void CreateBuffer(int _columns, int _rows)
    {
        columns = _columns;
        rows = _rows;

        buffer = new float[rows, columns];
        nextFree = 0;       //reset pointer to first free buffer
    }

    public static float[] GetData(int index)
    {
        try
        {
            rwLockSlim.EnterReadLock();
            if (index > rows)
            {
                throw new System.ArgumentException("Index cannot be more than rows", "index");
            }

            float[] rowArray = new float[columns];

            Buffer.BlockCopy(buffer, (((nextFree - 1 + index) % rows) * 4 * columns), rowArray, 0, columns * 4); //takes 2 microseconds!
        }
        catch(Exception ex)
        {
            //handle the exception nicely
        }
        finally
        {
            rwLockSlim.ExitReadLock();
        }
        return rowArray;
    }

    public static void AddData(float[] rowArray) //number of columns must be set!
    {
        try
        {
            rwLockSlim.EnterWriteLock();
            if (rowArray.Count() > columns)
            {
                throw new System.ArgumentException("Data length cannot be more than number of columns", "columns");
            }

            Buffer.BlockCopy(rowArray, 0, buffer, nextFree * 4 * columns, columns * 4);
            nextFree = (nextFree + 1) % rows;
        }
        catch(Exception ex)
        {
            //handle the exception nicely
        }
        finally
        {
            rwLockSlim.ExitWriteLock();
        }
    }
}

这就是为什么

• 没有什么可以阻止其他线程从AddData修改nextFree同时GetData线程试图使用它
• 多个线程可以访问AddData并修改nextFree因此Buffer.BlockCopy会将数据放置在错误的索引处