Использование InterlockedCompareExchange для синхронизации потоков в Delphi: оптимизация и безопасность данных

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Вопрос безопасного доступа к данным из разных потоков является актуальным для многопоточных приложений. В Delphi для решения таких задач используется набор функций синхронизации, в том числе InterlockedCompareExchange. Эта функция позволяет атомарно обменивать значения переменных, что критично важно при работе с общими ресурсами.

Оригинальный заголовок:

Thread safety read InterlockedIncremented value

Описание проблемы (вопрос):

В приложении, использующем несколько потоков для инкрементирования счетчика, и только главный поток для чтения этого значения, возникает вопрос о безопасности доступа к 32-битному значению, выровненному по двойному слову. Автор использует код, в котором применяется функция InterlockedIncrement для увеличения счетчика. Однако он сомневается в безопасности смешивания функций Interlocked с прямым доступом к значению переменной. В качестве альтернативы предлагается использовать InterlockedCompareExchange для получения значения счетчика.

Пример кода:

{$APL} {$A8}
TMyStat = class
private
  FCounter: Integer;
public
  procedure IncCounter;
  property Counter: Integer read FCounter;
...
procedure TMyStat.IncCounter;
begin
  InterlockedIncrement(FCounter);
end;

function TMyStat.GetCounter: Integer;
begin
  Result := InterlockedCompareExchange(FCounter, 0, FCounter);
end;

Подтвержденный ответ:

Автору можно использовать обычный чтение переменной FCounter, так как она выровнена по 4 байта, и чтение и запись гарантированно будут атомарными. Это утверждение верно для платформ Intel, поведение на ARM-платформах может отличаться, но предположение о том, что чтение выровненного значения также будет атомарным, кажется обоснованным.

Действительно, если задача заключается только в инкрементировании счетчика и его чтении, то использование InterlockedIncrement не требуется. При чтении значения вы всегда получите либо значение до инкрементирования, либо после, без возможности получения смешанных значений.

Комментарии и альтернативный ответ:

Автор упоминает, что у него много писателей и один читатель, и задает вопрос о необходимости использования функций Interlocked для корректного инкрементирования значения. Ответ заключается в том, что для корректной работы с несколькими писателями необходимо использовать атомарные операции.

Альтернативный ответ подчеркивает, что, хотя чтение выровненного 32-битного значения является атомарным, оно не обязательно синхронизировано. То есть, при чтении значения может быть получено значение из кэша, а не из основной памяти. Если используется только FCounter, то все будет работать корректно. Но если используются другие переменные, и от них ожидается согласованность, то необходимо также использовать механизмы синхронизации.

Вывод:

Атомарное чтение выровненного 32-битного значения уже является безопасной операцией. Однако важно помнить, что атомарность не гарантирует синхронизацию с другими потоками, и в случае необходимости согласованного доступа к данным следует использовать дополнительные механизмы синхронизации.

Пример использования InterlockedCompareExchange для безопасного чтения счетчика:

function TMyStat.GetCounter: Integer;
begin
  Result := FCounter;
  // В случае необходимости проверки на изменение значения
  // и повторного чтения в случае изменения
  if Result <> InterlockedCompareExchange(FCounter, Result, Result) then
    Result := FCounter;
end;

Этот код позволяет безопасно прочитать значение счетчика, гарантируя, что если значение счетчика изменилось после начального чтения, функция вернет последнее актуальное значение.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Использование функции `InterlockedCompareExchange` для синхронизации потоков и обеспечения безопасности данных в многопоточных приложениях на Delphi.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Потоки ::