Kilit ifadesi ne kadar pahalı?

Çoklu iş parçacığı ve paralel işleme ile deneyler yapıyordum ve işlem hızının bazı temel sayım ve istatistik analizlerini yapmak için bir sayaca ihtiyacım vardı. Sınıfımın eşzamanlı kullanımıyla ilgili sorunları önlemek için sınıfımdaki özel bir değişken üzerinde bir kilit ifadesi kullandım:

private object mutex = new object();

public void Count(int amount)
{
 lock(mutex)
 {
  done += amount;
 }
}

Ama merak ediyordum ... bir değişkeni kilitlemek ne kadar pahalı? Performans üzerindeki olumsuz etkiler nelerdir?

İşte maliyete giren bir makale . Kısa cevap 50ns'dir.

Teknik cevap, bunun ölçülmesinin imkansız olduğu, büyük ölçüde CPU belleğinin geri yazma tamponlarının durumuna ve ön belleğin topladığı verinin atılması ve yeniden okunması gerektiğine bağlı olmasıdır. Her ikisi de çok deterministik değil. Büyük hayal kırıklıklarını önleyen, zarfın arkası yaklaşımı olarak 150 CPU döngüsü kullanıyorum.

Pratik cevabım olmasıdır waaaay size bir kilit atlayabilirsiniz dendiğinde sizin hata ayıklama kodu yakacağız süreyi daha ucuz.

Zor bir sayı elde etmek için ölçmeniz gerekecek. Visual Studio, uzantı olarak kullanılabilen kaygan bir eşzamanlılık analizcisine sahiptir .

Daha fazla okuma:

Genel senkronizasyon ilkelleri ile ilgilenen ve farklı senaryolara ve iş parçacığı sayısına bağlı olarak Monitör, C # kilit ifadesi davranışı, özellikleri ve maliyetlerini araştıran birkaç makalemi sunmak istiyorum. Birden çok senaryoda ne kadar çalışmanın gerçekleştirilebileceğini anlamak için özellikle CPU israfı ve işlem süreleri ile ilgilenir:

https://www.codeproject.com/Articles/1236238/Unified-Concurrency-I-Introduction https://www.codeproject.com/Articles/1237518/Unified-Concurrency-II-benchmarking-methodologies https: // www. codeproject.com/Articles/1242156/Unified-Concurrency-III-cross-benchmarking

Orijinal cevap:

Ah hayatım!

Görünüşe göre burada CEVAP olarak işaretlenen doğru cevap, doğası gereği yanlış! Saygılarımla, cevabın yazarından bağlantılı makaleyi sonuna kadar okumasını rica ediyorum. makale

2003 tarihli makalenin yazarı yalnızca Çift Çekirdekli makinede ölçüm yapıyordu ve ilk ölçüm durumunda, kilitlemeyi yalnızca tek bir iş parçacığı ile ölçtü ve sonuç, kilit erişimi başına yaklaşık 50ns oldu.

Eşzamanlı ortamda bir kilit hakkında hiçbir şey söylemiyor. Bu yüzden makaleyi okumaya devam etmeliyiz ve ikinci yarıda yazar kilitleme senaryosunu iki ve üç iş parçacığı ile ölçüyordu, bu da günümüz işlemcilerinin eşzamanlılık düzeylerine yaklaşıyor.

Bu yüzden yazar, Çift Çekirdekli iki iş parçacığı ile kilitlerin 120ns'ye mal olduğunu ve 3 iş parçacığı ile 180ns'ye gittiğini söylüyor. Dolayısıyla, kilide aynı anda erişen iş parçacığı sayısına açıkça bağlı görünüyor.

Yani basittir, kilidin işe yaramaz hale geldiği tek bir iş parçacığı olmadığı sürece 50 ns değildir.

Dikkate alınması gereken bir diğer konu da, ortalama süre olarak ölçülmesidir !

Yinelemelerin süresi ölçülürse, 1 ms ile 20 ms arasında bile zamanlar olurdu, çünkü çoğunluk hızlıydı, ancak birkaç iş parçacığı işlemcilerin zamanını bekliyor olacak ve hatta milisaniyelik uzun gecikmelere neden olacak.

Bu, yüksek verim, düşük gecikme süresi gerektiren her tür uygulama için kötü bir haber.

Ve dikkate alınması gereken son konu, kilidin içinde daha yavaş işlemlerin olabileceğidir ve çoğu zaman durum böyledir. Kod bloğu kilidin içinde ne kadar uzun süre çalıştırılırsa, çekişme o kadar yüksek olur ve gecikmeler gökyüzüne yükselir.

Lütfen, 2003'ten on yıldan fazla bir süre geçtiğini, yani tamamen eşzamanlı olarak çalışacak şekilde özel olarak tasarlanmış birkaç nesil işlemci olduğunu ve kilitlemenin performanslarına önemli ölçüde zarar verdiğini göz önünde bulundurun.

Bu performansı hakkında sorgu cevap vermez, ama .NET Framework bir teklif yok diyebilirim Interlocked.Addsize eklentiniz sağlayacak yöntem amountsizin için donemanuel olarak başka bir nesne üzerinde kilitlemeden üyesi.

lock (Monitor.Enter / Exit), Waithandle veya Mutex gibi alternatiflere göre çok ucuzdur.

Peki ya (biraz) yavaş olsaydı, hatalı sonuçlara sahip hızlı bir programa sahip olmayı tercih eder miydiniz?

Sıkı bir döngüdeki bir kilidin maliyeti, kilitsiz bir alternatife kıyasla çok büyüktür. Birçok kez döngü oluşturabilir ve yine de bir kilitten daha verimli olabilirsiniz. Kilitsiz kuyrukların bu kadar verimli olmasının nedeni budur.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace LockPerformanceConsoleApplication
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var stopwatch = new Stopwatch();
            const int LoopCount = (int) (100 * 1e6);
            int counter = 0;

            for (int repetition = 0; repetition < 5; repetition++)
            {
                stopwatch.Reset();
                stopwatch.Start();
                for (int i = 0; i < LoopCount; i++)
                    lock (stopwatch)
                        counter = i;
                stopwatch.Stop();
                Console.WriteLine("With lock: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds);

                stopwatch.Reset();
                stopwatch.Start();
                for (int i = 0; i < LoopCount; i++)
                    counter = i;
                stopwatch.Stop();
                Console.WriteLine("Without lock: {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

Çıktı:

With lock: 2013
Without lock: 211
With lock: 2002
Without lock: 210
With lock: 1989
Without lock: 210
With lock: 1987
Without lock: 207
With lock: 1988
Without lock: 208

"Maliyet" i tanımlamanın birkaç farklı yolu vardır. Kilidi almanın ve serbest bırakmanın gerçek ek yükü vardır; Jake'in yazdığı gibi, bu işlem milyonlarca kez yapılmadıkça bu önemsizdir.

Daha da ilgisi, bunun yürütme akışı üzerindeki etkisidir. Bu kod, bir seferde yalnızca bir iş parçacığı tarafından girilebilir. Bu işlemi düzenli olarak gerçekleştiren 5 iş parçacığına sahipseniz, bunlardan 4'ü kilidin serbest bırakılmasını bekler ve ardından kilit serbest bırakıldıktan sonra bu kod parçasını girmesi planlanan ilk iş parçacığı olur. Yani, algoritmanız önemli ölçüde zarar görecek. Ne kadarı algoritmaya ve operasyonun ne sıklıkla çağrıldığına bağlıdır .. Yarış koşullarını ortaya koymadan bundan gerçekten kaçınamazsınız, ancak kilitli koda gelen çağrıların sayısını en aza indirerek bunu iyileştirebilirsiniz.