Как реализовать Thread safe объект состояния(пишется в одном, читается из многих)?

Question

[wlastas]

Доброго дня
Как я понял надо использовать ReaderWriterLockSlim отсюда
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system...
Сделал вроде все как у них, вылетает c System.NullReferenceException: 'Object reference not set to an instance of an object.'

using System;
    using System.Threading;

    public class Player {
        public int id;
        public override string ToString() {
            return id.ToString();
        }
    }
    public class SlimTest{
        ReaderWriterLockSlim locker = new ReaderWriterLockSlim();
        Random R = new Random();
        Player _leader;
        public Player leader {
            get {
                locker.EnterReadLock();
                try {
                    return _leader;
                }
                finally {
                    locker.ExitReadLock();
                }
            }
        }
        int _id = 0;
        public SlimTest() {
            var main = new Thread(() => {
                while(true) {
                    locker.EnterWriteLock();
                    try {
                        var cf = R.Next(1, 10) % 2;
                        if(cf > 0)
                            _leader = new Player() { id = _id += 1 };
                        else
                            _leader = null;
                    }
                    finally {
                        locker.ExitWriteLock();
                    }
                    Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                }
            });
            main.IsBackground = true;
            main.Start();

            for(int i = 0; i < 10;i++) {
                var reader = new Thread(() => {
                    while(true) {
                        if(leader != null) {
                            Console.Write(leader.id); // <<==System.NullReferenceException: 'Object reference not set to an instance of an object.'
                        }
                        else
                            Console.Write(".");
                        Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                    }
                });
                reader.IsBackground = true;
                reader.Start();
            }
        }
    }

Answer 1

[none7]

var tmp_leader = leader;
Console.Write(tmp_leader == null ? "." : tmp_leader.id.ToString());

Comments

[wlastas]

Я правильно понимаю, что tmp_leader это только ссылка на основной синхронизирующий объект(leader) и он не будет в новом потоке копироваться в память целиком?
Мне тут на другом форуме посоветовали не обнулять  leader,  а просто проверять в каждом reader потоке его актуальность, локально сохраняя его последний id.

int _id = 0;
        public SlimTest() {
            var main = new Thread(() => {
                while(true) {
                    locker.EnterWriteLock();
                    try {
                        var cf = R.Next(1, 10) % 2;
                        if(cf > 0)
                            _leader = new Player() { id = _id += 1 };
                    }
                    finally {
                        locker.ExitWriteLock();
                    }
                    Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                }
            });
            main.IsBackground = true;
            main.Start();


            for(int i = 0; i < 10;i++) {
                var reader = new Thread(() => {
                    int my_id=0;
                    while(true) {
                        if(leader == null)
                            continue;
                        if(my_id != leader.id) {
                            my_id = leader.id;
                            Console.Write(leader.id);
                        }
                        else
                            Console.Write(".");
                        Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                    }
                 
                });
                reader.IsBackground = true;
                reader.Start();
            }
        }

[none7]

wlastas, В C# все объекты являются ссылками в том числе и SlimTest._leader. Соответственно в строке var tmp_leader = leader; создаётся копия ссылки. Ошибка происходила из за того, что объект никак на самом деле не блокируется и сразу после проверки на null вторым потоком, первый тут же менял ссылку и к моменту .выполнения строчки Console.Write(leader.id); leader уже был равен null. Задачу можно было бы решить обернув тело цикла второго потока в locker.EnterReadLock() locker.ExitReadLock(), но в данном конкретном случае блокирование не необходимо и можно обойтись копированием ссылки. Этот вариант проще, чем тот, что Вам посоветовали на другом форуме, хотя решение тоже рабочее.
Вообще обычные операции чтения и записи атомарны и им многопоточность не вредит. Но какой либо this.i++ уже может дать неопределённое поведение. На такой случай есть Interlocked.Increment, делающую инкремент атомарно. При написании многопоточного кода следует избегать блокирования если оно не необходимо, так как любая синхронизация, а тем более ожидание освобождения объекта синхронизации это довольно дорого по времени.

[wlastas]

none7, я кажется понял про копирование ссылки в кажом потоке и с ними у меня все заработало даже без применения ReaderWriterLockSlim в основном потоке - в приведенном тут примере.
Буду теперь тестировать в боевом без коде locker и попробую почитать про атомарность - я вообще не в теме.
Спасибо!!

Answer 2

[Sergey В.]

Возможно есть смысл сохранять всех Player ов в потокобезопасный список и потом обращаться уже к нему.
https://professorweb.ru/my/csharp/charp_theory/lev...
В этом случае не потребуется система блокировки.

Comments

[wlastas]

У меня сценарий строго как в примере - в основном потоке один изменяемый объект, который читают из нескольких внешних.
Сделал по вашему совету - через TryDequeue работает стаибльно, но не всегда удаляет, и в итогде все работает алгоритмически неверно и locker постепенно наполняется ненужными Player.
Через locker.Clear(); алгоритм ок но также вылетает через несколько секунд работы
Также смущает использование коллекции для хранения всего одного объекта. Это похоже на какой-то грязный хак.

Хотелось бы понять что не так в моей реализации ReaderWriterLockSlim

using System;
    using System.Collections.Concurrent;
    using System.Threading;
    class ThredSafe2 {
        Random R = new Random();
        ConcurrentQueue<Player> locker = new ConcurrentQueue<Player>();
        Player _leader;
        public Player leader {
            get {
                if(locker.Count > 0) { 
                    locker.TryPeek(out _leader);
                    return _leader;
                }
                else
                    return null;
            }
        }

        int _id = 0;
        public ThredSafe2() {
            var main = new Thread(() => {
                while(true) {
                    var cf = R.Next(1, 10) % 2;
                    if(cf > 0)
                        locker.Enqueue(new Player() { id = _id += 1 });
                    else
                        ---------- way1-------------------------------------------------
                          while(locker.Count >0)
                                  locker.TryDequeue(out _); алгоритм ок, но вылетает как в way3
                         ------------way2----------------------------------------------------
                         locker.TryDequeue(out _); // в целом работает стабьильно но не всегда удаляет - и locker накапливает мусор
                          -----------way3----------------------------------------------
                         locker.Clear(); // алгоритм ок, но вылетает как в way1

                    Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                }
            });
            main.IsBackground = true;
            main.Start();

            for(int i = 0; i < 10; i++) {
                var reader = new Thread(() => {
                    while(true) {
                        if(leader != null) {
                            Console.Write(leader.id);  //System.NullReferenceException: 'Object reference not set to an instance of an object.'
                        }
                        else
                            Console.Write(".");
                        Thread.Sleep(R.Next(3, 10));
                    }
                });
                reader.IsBackground = true;
                reader.Start();
            }
        }
    }