具有变体的生产者-消费者 - 如何与线程信号/等待同步？

Question

在从事一个大型项目时，我意识到我要打很多电话来安排未来的工作。由于它们相当轻量，我认为使用单独的调度程序可能会更好。

ThreadPool.QueueUserWorkItem (() => 
{
    Thread.Sleep (5000);
    Foo (); // Call is to be executed after sometime
});

因此，我创建了一个单独的调度程序类，它在自己的线程上运行并执行这些事件。我有两个函数可以从单独的线程访问共享队列。我会使用锁，但由于其中一个线程需要睡眠等待，我不确定如何释放锁。

class Scheduler
{
    SortedDictionary <DateTime, Action> _queue;
    EventWaitHandle _sync;

    // Runs on its own thread
    void Run ()
    {
        while (true)
        {
            // Calculate time till first event
            // If queue empty, use pre-defined value
            TimeSpan timeDiff = _queue.First().Key - DateTime.Now;

            // Execute action if in the next 100ms
            if (timeDiff < 100ms)
                ...
            // Wait on event handle for time
            else
                _sync.WaitOne (timeDiff);
        }
    }

    // Can be called by any thread
    void ScheduleEvent (Action action, DataTime time)
    {
        _queue.Add (time, action);
        // Signal thread to wake up and check again
        _sync.Set ();
    }
}

问题是，我不确定如何在两个函数之间同步对队列的访问。我无法使用监视器或互斥锁，因为 Run() 会睡眠等待，从而导致死锁。这里使用什么是正确的同步机制？ （如果有一种机制可以自动启动睡眠等待进程并立即释放锁，那可能会解决我的问题）

如何验证不存在竞争条件？

这是生产者消费者问题的变体，还是有更相关的同步问题描述？

虽然这在某种程度上面向 C#，但我很高兴听到对此的通用解决方案。谢谢！

Answer 1

好的，用监视器/脉冲取 2。

    void Run ()    
    {
        while (true)
        {
            Action doit = null;

            lock(_queueLock)
            {
                while (_queue.IsEmpty())
                    Monitor.Wait(_queueLock);

                TimeSpan timeDiff = _queue.First().Key - DateTime.Now;
                if (timeDiff < 100ms)
                    doit = _queue.Dequeue();
            }

            if (doit != null)
                ; //execute doit
            else
             _sync.WaitOne (timeDiff);  
        }
    }


void ScheduleEvent (Action action, DataTime time)
{
    lock (_queueLock)
    {
        _queue.Add(time, action);
        // Signal thread to wake up and check again
        _sync.Set ();
        if (_queue.Count == 1)
             Monitor.Pulse(_queuLock);
    }
}

Answer 2

问题很容易解决，确保WaitOne在锁外。

  //untested
  while (true)
  {
      Action doit = null;

      // Calculate time till first event
      // If queue empty, use pre-defined value
      lock(_queueLock)
      {
         TimeSpan timeDiff = _queue.First().Key - DateTime.Now;
         if (timeDiff < 100ms)
            doit = _queue.Dequeue();
      }
      if (doit != null)
        // execute it
      else
         _sync.WaitOne (timeDiff);
  }

_queueLock 是一个私有辅助对象。

Answer 3

既然您的目标是在特定时间段后安排任务，为什么不直接使用 System.Threading.Timer 呢？它不需要专用线程进行调度，并利用操作系统来唤醒工作线程。我已经使用过这个（删除了一些注释和其他计时器服务功能）：

public sealed class TimerService : ITimerService
{
    public void WhenElapsed(TimeSpan duration, Action callback)
    {
        if (callback == null) throw new ArgumentNullException("callback");

        //Set up state to allow cleanup after timer completes
        var timerState = new TimerState(callback);
        var timer = new Timer(OnTimerElapsed, timerState, Timeout.Infinite, Timeout.Infinite);
        timerState.Timer = timer;

        //Start the timer
        timer.Change((int) duration.TotalMilliseconds, Timeout.Infinite);
    }

    private void OnTimerElapsed(Object state)
    {
        var timerState = (TimerState)state;
        timerState.Timer.Dispose();
        timerState.Callback();
    }

    private class TimerState
    {
        public Timer Timer { get; set; }

        public Action Callback { get; private set; }

        public TimerState(Action callback)
        {
            Callback = callback;
        }
    }
}

Answer 4

监视器是为这种情况创建的，简单的问题可能会给应用程序带来很大的成本，我对此的解决方案非常简单，如果您想让关闭变得容易实现：

    void Run()
    {
      while(true)
         lock(this)
         {
            int timeToSleep = getTimeToSleep() //check your list and return a value
            if(timeToSleep <= 100) 
                action...
            else
            {

               int currTime = Datetime.Now;
               int currCount = yourList.Count;
               try{
               do{
                 Monitor.Wait(this,timeToSleep);

                 if(Datetime.now >= (tomeToSleep + currtime))
                      break; //time passed

                 else if(yourList.Count != currCount)
                    break; //new element added go check it
                 currTime = Datetime.Now;
               }while(true);
            }
            }catch(ThreadInterruptedException e)
            {
                //do cleanup code or check for shutdown notification
            }
         }
      }
    }

void ScheduleEvent (Action action, DataTime time)
{
    lock(this)
    {
       yourlist.add ...
       Monitor.Pulse(this);

}
}