确保线程安全

Question

我正在编写一个 C# Windows 窗体应用程序，该应用程序通过算法（策略）处理市场报价，以向经纪公司创建订单。这一切似乎都经过了相当好的测试，直到我尝试建立在其自己的线程上同时运行多个策略的能力。此时一切开始运行不正确。我相信我有一些非线程安全的类，它们导致了不稳定的行为。任何关于如何以线程安全的方式线程化这个问题的见解都将受到深深的赞赏！

报价输入算法的方式如下： 1) 市场数据事件从经纪商软件发送到我的软件中名为 ConnectionStatus 的客户端类。当触发市场数据事件时，会根据这些表示买价、卖价等静态变量的当前值构建报价对象。 一旦构建了报价，我就会努力将其发送到每个正在运行的策略算法中。以下是我用来执行此操作的代码：

 foreach (StrategyAssembler assembler in StrategyAssembleList.GetStrategies())
 {                  
     BackgroundWorker thread = strategyThreadPool.GetFreeThread();
     if (thread != null)
     {
        thread.DoWork += new DoWorkEventHandler(assembler.NewIncomingQuote);
        thread.RunWorkerAsync(quote);
     }   
 }

StrategyAssembler 是一个类，它创建 StrategyManager 类的实例，而 StrategyManager 又创建包含实际算法的策略实例。可能有 4 或 6 个不同的 StrategyAssembler 实例，每个实例都已添加到 StrategyAssembleList 的 Singleton 实例中，该实例是 BindingList。

传入的报价对象被传递到 StrategyAssembler 类的 NewIncomingQuote 方法中。该代码如下：

public void NewIncomingQuote(object sender, DoWorkEventArgs e)
    {
        Quote QUOTE = e.Argument as Quote;            

        lock (QuoteLocker)
        {
            manager.LiveQuote(QUOTE);

            priorQuote = QUOTE;
        }
    }

我认为通过在将引用传递到 manager.LiveQuote(Quote quote) 方法之前使用锁，所有使用该点“下游”引用的对象都将能够使用其中的引用线程安全的方式，但测试显示情况并非如此。有没有一种方法可以将 StrategyAssembler 的每个实例放在自己的线程上，以确保 Strategy Assembler 创建的所有对象都是线程安全的，然后将引用输入到 StrategyAssembler 中？这种思维方式是否适合应对这种情况？

预先感谢您的任何反馈或帮助，

Learning1

Answer 1

锁定应该发生在读取和写入任何共享状态时。如果没有读锁，代码仍然可以并发读写。

您可以将读写锁定包装到管理器中。

Answer 2

如果：

1) 通过 LiveQuote 方法调用策略，并且可以修改 Quote 实例。

2) 对 Quote 实例的更改不应在策略之间共享。

您需要在调用 LiveQuote() 之前创建所提供的 Quote 的副本，并将该副本而不是原始报价发送到策略方法。根据其他要求，您可能根本不需要任何锁定。

Answer 3

您的代码中发生了两件事：
1. 您收到来自一个线程的报价（生产者又称为市场数据源）。
2. 您将报价发送到另一个线程（消费者又称为 StrategyAssembler）。

此时，报价上存在争用，换句话说，生产者线程和每个消费者线程（即策略的每个实例）都可以修改您刚刚提供的报价。为了消除争用，您必须执行以下三件事之一：

1. 在所有有权访问报价的线程之间进行同步。
   或者
2. 使引用不可变（并确保生产者不会替换它）。
   或者
3. 向每位消费者提供一份报价单副本。

对于您的情况，我建议您采用第三个选项，因为锁定比复制报价更昂贵（我希望您的报价不是很大）...选项二也不错，但您的策略不应修改报价。

通过为每个消费者提供一份报价副本，您可以确保他们不会共享任何数据，因此其他线程不会修改报价，并且您将消除争用。如果您的策略没有创建任何其他线程，那么您就完成了。

一般来说，您应该避免锁定，并且应该尽量减少数据共享，但如果您必须在线程之间共享数据，那么您应该正确执行：
为了使您的策略正确同步，它们必须在同一个 QuoteLocker 对象上同步，即 QuoteLocker 必须对每个线程可见。即使你做得正确并且使你的策略同步（锁定QuoteLocker）那么你也可能没有线程......你将运行上下文切换+锁定和你的策略的开销对于同一报价将按顺序执行。

根据评论更新：
如果您按原样保留代码（意味着您为每个线程提供报价的副本），那么我不明白为什么您的其他策略在第一个策略完成之前不会获得报价...您的第一个策略将最可能在创建其他策略的线程时开始工作。让你的策略在单独的线程中运行的全部目的就是为了避免这个问题......你启动一个新线程，这样你的其他策略就不会等待彼此完成。

这部分代码很可能会在您的所有线程开始工作之前完成...

foreach (StrategyAssembler assembler in StrategyAssembleList.GetStrategies())
 {                  
     BackgroundWorker thread = strategyThreadPool.GetFreeThread();
     if (thread != null)
     {
        thread.DoWork += new DoWorkEventHandler(assembler.NewIncomingQuote);
        Quote copy = CopyTheQuote(quote);// make an exact copy of the quote
        thread.RunWorkerAsync(copy);
     }   
 }

您的市场提要在您创建线程时是否更改了实际报价？市场提要通常会提供快照，因此除非在您制作线程时有什么东西改变了您的报价，否则上面的设计应该没问题。如果设计有问题，那么我可以为您提供基于阻塞队列的生产者和多个消费者设计，这也非常高效（您可以查看此讨论以了解其工作原理，我可以告诉您如何根据您的具体情况修改它例子）。