如何保護可能在多線程或異步環境中使用的資源？

Question

我正在開發一個供各種消費者使用的 C# API。 此 API 提供對共享資源（在我的情況下是進行串行通信的硬件）的訪問，通常會有幾個不同的參與者嘗試同時使用它。

我的問題是我的一些消費者希望在多線程環境中使用它 - 每個參與者獨立工作並嘗試使用資源。 一個簡單的鎖在這里工作正常。 但是我的一些消費者更喜歡使用 async-await 和時間切片資源。 （據我所知）這需要一個異步鎖來將時間片交還給其他任務； 在鎖上阻塞會停止整個線程。

而且我認為擁有串行鎖充其量是性能不佳的，最糟糕的是潛在的競爭條件或死鎖。

那么，對於潛在的並發使用，我如何才能在一個公共代碼庫中保護這個共享資源呢？

Answer 1

您可以使用SemaphoreSlim ，請求數為 1。 SemaphoreSlim允許使用WaitAsync和舊的同步方式以async方式鎖定：

await _semphore.WaitAsync()
try
{
    ... use shared resource.
}
finally
{
    _semphore.Release()
}

您還可以根據 Stephen Toub 的精彩AsyncLock 構建異步協調原語，第 6 部分：AsyncLock編寫自己的AsyncLock 。 我在我的應用程序中做到了，並允許在同一構造上同時使用同步和異步鎖。

用法：

// Async
using (await _asyncLock.LockAsync())
{
    ... use shared resource.
}

// Synchronous
using (_asyncLock.Lock())
{
    ... use shared resource.
}

執行：

class AsyncLock
{
    private readonly Task<IDisposable> _releaserTask;
    private readonly SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(1, 1);
    private readonly IDisposable _releaser;

    public AsyncLock()
    {
        _releaser = new Releaser(_semaphore);
        _releaserTask = Task.FromResult(_releaser);
    }
    public IDisposable Lock()
    {
        _semaphore.Wait();
        return _releaser;
    }
    public Task<IDisposable> LockAsync()
    {
        var waitTask = _semaphore.WaitAsync();
        return waitTask.IsCompleted
            ? _releaserTask
            : waitTask.ContinueWith(
                (_, releaser) => (IDisposable) releaser,
                _releaser,
                CancellationToken.None,
                TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously,
                TaskScheduler.Default);
    }
    private class Releaser : IDisposable
    {
        private readonly SemaphoreSlim _semaphore;
        public Releaser(SemaphoreSlim semaphore)
        {
            _semaphore = semaphore;
        }
        public void Dispose()
        {
            _semaphore.Release();
        }
    }
}