Производительность метода расширения ReaderWriterLockSlim
https://stackoverflow.com/questions/805412
-
03-07-2019 - |
italiano
english
français
española
中国
日本の
العربية
Deutsch
한국어
Português
RussianВопрос
Я экспериментировал с коллекциями и потоками и наткнулся на изящные методы расширения, которые люди создали для облегчения использования ReaderWriterLockSlim за счет использования шаблона IDisposable.
Однако мне кажется, что я понял, что что-то в реализации снижает производительность.Я понимаю, что методы расширения не должны сильно влиять на производительность, поэтому мне остается предположить, что причиной является что-то в реализации...количество созданных/собранных одноразовых структур?
Вот тестовый код:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;
namespace LockPlay {
static class RWLSExtension {
struct Disposable : IDisposable {
readonly Action _action;
public Disposable(Action action) {
_action = action;
}
public void Dispose() {
_action();
}
} // end struct
public static IDisposable ReadLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterReadLock();
return new Disposable(rwls.ExitReadLock);
}
public static IDisposable UpgradableReadLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterUpgradeableReadLock();
return new Disposable(rwls.ExitUpgradeableReadLock);
}
public static IDisposable WriteLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterWriteLock();
return new Disposable(rwls.ExitWriteLock);
}
} // end class
class Program {
class MonitorList<T> : List<T>, IList<T> {
object _syncLock = new object();
public MonitorList(IEnumerable<T> collection) : base(collection) { }
T IList<T>.this[int index] {
get {
lock(_syncLock)
return base[index];
}
set {
lock(_syncLock)
base[index] = value;
}
}
} // end class
class RWLSList<T> : List<T>, IList<T> {
ReaderWriterLockSlim _rwls = new ReaderWriterLockSlim();
public RWLSList(IEnumerable<T> collection) : base(collection) { }
T IList<T>.this[int index] {
get {
try {
_rwls.EnterReadLock();
return base[index];
} finally {
_rwls.ExitReadLock();
}
}
set {
try {
_rwls.EnterWriteLock();
base[index] = value;
} finally {
_rwls.ExitWriteLock();
}
}
}
} // end class
class RWLSExtList<T> : List<T>, IList<T> {
ReaderWriterLockSlim _rwls = new ReaderWriterLockSlim();
public RWLSExtList(IEnumerable<T> collection) : base(collection) { }
T IList<T>.this[int index] {
get {
using(_rwls.ReadLock())
return base[index];
}
set {
using(_rwls.WriteLock())
base[index] = value;
}
}
} // end class
static void Main(string[] args) {
const int ITERATIONS = 100;
const int WORK = 10000;
const int WRITE_THREADS = 4;
const int READ_THREADS = WRITE_THREADS * 3;
// create data - first List is for comparison only... not thread safe
int[] copy = new int[WORK];
IList<int>[] l = { new List<int>(copy), new MonitorList<int>(copy), new RWLSList<int>(copy), new RWLSExtList<int>(copy) };
// test each list
Thread[] writeThreads = new Thread[WRITE_THREADS];
Thread[] readThreads = new Thread[READ_THREADS];
foreach(var list in l) {
Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
for(int k=0; k < ITERATIONS; k++) {
for(int i = 0; i < writeThreads.Length; i++) {
writeThreads[i] = new Thread(p => {
IList<int> il = p as IList<int>;
int c = il.Count;
for(int j = 0; j < c; j++) {
il[j] = j;
}
});
writeThreads[i].Start(list);
}
for(int i = 0; i < readThreads.Length; i++) {
readThreads[i] = new Thread(p => {
IList<int> il = p as IList<int>;
int c = il.Count;
for(int j = 0; j < c; j++) {
int temp = il[j];
}
});
readThreads[i].Start(list);
}
for(int i = 0; i < readThreads.Length; i++)
readThreads[i].Join();
for(int i = 0; i < writeThreads.Length; i++)
writeThreads[i].Join();
};
sw.Stop();
Console.WriteLine("time: {0} class: {1}", sw.Elapsed, list.GetType());
}
Console.WriteLine("DONE");
Console.ReadLine();
}
} // end class
} // end namespace
Вот типичный результат:
time: 00:00:03.0965242 class: System.Collections.Generic.List`1[System.Int32] time: 00:00:11.9194573 class: LockPlay.Program+MonitorList`1[System.Int32] time: 00:00:08.9510258 class: LockPlay.Program+RWLSList`1[System.Int32] time: 00:00:16.9888435 class: LockPlay.Program+RWLSExtList`1[System.Int32] DONE
Как видите, использование расширений действительно повышает производительность. ХУДШИЙ чем просто использовать lock (монитор).
Решение
Похоже, это цена создания миллионов структур и дополнительных вызовов.
Я бы даже сказал, что ReaderWriterLockSlim в этом примере используется неправильно, блокировка в этом случае достаточно хороша, а преимущество в производительности, которое вы получаете с помощью ReaderWriterLockSlim, незначительно по сравнению с ценой объяснения этих концепций младшим разработчикам.
Вы получаете огромный преимущество с блокировками в стиле чтения и записи, когда выполнение операций чтения и записи занимает немалое количество времени.Увеличение будет наибольшим, если у вас система, основанная преимущественно на чтении.
Попробуйте вставить Thread.Sleep(1) во время получения блокировок, чтобы увидеть, насколько велика разница.
Посмотрите этот тест:
Time for Test.SynchronizedList`1[System.Int32] Time Elapsed 12310 ms Time for Test.ReaderWriterLockedList`1[System.Int32] Time Elapsed 547 ms Time for Test.ManualReaderWriterLockedList`1[System.Int32] Time Elapsed 566 ms
В ходе бенчмаркинга я не заметил большой разницы между этими двумя стилями, мне было бы комфортно использовать его, если бы у него была некоторая защита финализатора на случай, если люди забудут избавиться....
using System.Threading;
using System.Diagnostics;
using System.Collections.Generic;
using System;
using System.Linq;
namespace Test {
static class RWLSExtension {
struct Disposable : IDisposable {
readonly Action _action;
public Disposable(Action action) {
_action = action;
}
public void Dispose() {
_action();
}
}
public static IDisposable ReadLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterReadLock();
return new Disposable(rwls.ExitReadLock);
}
public static IDisposable UpgradableReadLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterUpgradeableReadLock();
return new Disposable(rwls.ExitUpgradeableReadLock);
}
public static IDisposable WriteLock(this ReaderWriterLockSlim rwls) {
rwls.EnterWriteLock();
return new Disposable(rwls.ExitWriteLock);
}
}
class SlowList<T> {
List<T> baseList = new List<T>();
public void AddRange(IEnumerable<T> items) {
baseList.AddRange(items);
}
public virtual T this[int index] {
get {
Thread.Sleep(1);
return baseList[index];
}
set {
baseList[index] = value;
Thread.Sleep(1);
}
}
}
class SynchronizedList<T> : SlowList<T> {
object sync = new object();
public override T this[int index] {
get {
lock (sync) {
return base[index];
}
}
set {
lock (sync) {
base[index] = value;
}
}
}
}
class ManualReaderWriterLockedList<T> : SlowList<T> {
ReaderWriterLockSlim slimLock = new ReaderWriterLockSlim();
public override T this[int index] {
get {
T item;
try {
slimLock.EnterReadLock();
item = base[index];
} finally {
slimLock.ExitReadLock();
}
return item;
}
set {
try {
slimLock.EnterWriteLock();
base[index] = value;
} finally {
slimLock.ExitWriteLock();
}
}
}
}
class ReaderWriterLockedList<T> : SlowList<T> {
ReaderWriterLockSlim slimLock = new ReaderWriterLockSlim();
public override T this[int index] {
get {
using (slimLock.ReadLock()) {
return base[index];
}
}
set {
using (slimLock.WriteLock()) {
base[index] = value;
}
}
}
}
class Program {
private static void Repeat(int times, int asyncThreads, Action action) {
if (asyncThreads > 0) {
var threads = new List<Thread>();
for (int i = 0; i < asyncThreads; i++) {
int iterations = times / asyncThreads;
if (i == 0) {
iterations += times % asyncThreads;
}
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(() => Repeat(iterations, 0, action)));
thread.Start();
threads.Add(thread);
}
foreach (var thread in threads) {
thread.Join();
}
} else {
for (int i = 0; i < times; i++) {
action();
}
}
}
static void TimeAction(string description, Action func) {
var watch = new Stopwatch();
watch.Start();
func();
watch.Stop();
Console.Write(description);
Console.WriteLine(" Time Elapsed {0} ms", watch.ElapsedMilliseconds);
}
static void Main(string[] args) {
int threadCount = 40;
int iterations = 200;
int readToWriteRatio = 60;
var baseList = Enumerable.Range(0, 10000).ToList();
List<SlowList<int>> lists = new List<SlowList<int>>() {
new SynchronizedList<int>() ,
new ReaderWriterLockedList<int>(),
new ManualReaderWriterLockedList<int>()
};
foreach (var list in lists) {
list.AddRange(baseList);
}
foreach (var list in lists) {
TimeAction("Time for " + list.GetType().ToString(), () =>
{
Repeat(iterations, threadCount, () =>
{
list[100] = 99;
for (int i = 0; i < readToWriteRatio; i++) {
int ignore = list[i];
}
});
});
}
Console.WriteLine("DONE");
Console.ReadLine();
}
}
}
Другие советы
Кажется, что код использует структуру, чтобы избежать накладных расходов на создание объекта, но не предпринимает других необходимых шагов, чтобы сохранить ее легкость.Я считаю, что он упаковывает возвращаемое значение из ReadLock, и если это так, то это сводит на нет все преимущества структуры.Это должно решить все проблемы и работать так же хорошо, как и не проходить через IDisposable интерфейс.
Редактировать:Требовались контрольные показатели.Эти результаты нормализованы, поэтому руководство метод (вызов Enter/ExitReadLock и Enter/ExitWriteLock встроенные в защищенный код) имеют значение времени 1,00. Исходный метод медленный, поскольку он размещает объекты в куче, чего не делает ручной метод.Я исправил эту проблему, и в режиме выпуска даже накладные расходы на вызов метода расширения исчезают, оставляя его таким же быстрым, как и ручной метод.
Отладочная сборка:
Manual: 1.00
Original Extensions: 1.62
My Extensions: 1.24
Релизная сборка:
Manual: 1.00
Original Extensions: 1.51
My Extensions: 1.00
Мой код:
internal static class RWLSExtension
{
public static ReadLockHelper ReadLock(this ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
return new ReadLockHelper(readerWriterLock);
}
public static UpgradeableReadLockHelper UpgradableReadLock(this ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
return new UpgradeableReadLockHelper(readerWriterLock);
}
public static WriteLockHelper WriteLock(this ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
return new WriteLockHelper(readerWriterLock);
}
public struct ReadLockHelper : IDisposable
{
private readonly ReaderWriterLockSlim readerWriterLock;
public ReadLockHelper(ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
readerWriterLock.EnterReadLock();
this.readerWriterLock = readerWriterLock;
}
public void Dispose()
{
this.readerWriterLock.ExitReadLock();
}
}
public struct UpgradeableReadLockHelper : IDisposable
{
private readonly ReaderWriterLockSlim readerWriterLock;
public UpgradeableReadLockHelper(ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
readerWriterLock.EnterUpgradeableReadLock();
this.readerWriterLock = readerWriterLock;
}
public void Dispose()
{
this.readerWriterLock.ExitUpgradeableReadLock();
}
}
public struct WriteLockHelper : IDisposable
{
private readonly ReaderWriterLockSlim readerWriterLock;
public WriteLockHelper(ReaderWriterLockSlim readerWriterLock)
{
readerWriterLock.EnterWriteLock();
this.readerWriterLock = readerWriterLock;
}
public void Dispose()
{
this.readerWriterLock.ExitWriteLock();
}
}
}
Я предполагаю (вам потребуется профилирование для проверки), что падение производительности связано не с созданием одноразовых экземпляров (они должны быть довольно дешевыми, поскольку являются структурами).Вместо этого я ожидаю, что это будет связано с созданием делегатов действий.Вы можете попробовать изменить реализацию своей структуры Disposable, чтобы сохранить экземпляр ReaderWriterLockSlim вместо создания делегата Action.
Редактировать: Сообщение @ 280Z28 подтверждает, что замедление работы вызвано распределением кучи делегатов действий.
