C＃スレッドセーフなfast（est）カウンター

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可能な限り最高のパフォーマンスでC＃のスレッドセーフカウンターを取得する方法は何ですか？

これは簡単です：

public static long GetNextValue()
{
    long result;
    lock (LOCK)
    {
        result = COUNTER++;
    }
    return result;
}

しかし、より速い代替案はありますか？

c#  multithreading  thread-safety  counter 
— JohnDoDo
ソース

回答:

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他の人が推奨Interlocked.Incrementするように、はよりもパフォーマンスが優れていますlock()。それIncrementが「バスロック」ステートメントに変わり、その変数が直接インクリメント（x86）または「追加」（x64）されるILとアセンブリを見てください。

この「バスロック」ステートメントは、バスをロックして、呼び出し側のCPUが動作している間、別のCPUがバスにアクセスできないようにします。次に、C＃lock()ステートメントのILを見てみましょう。ここではMonitor、セクションを開始または終了するための呼び出しが表示されます。

言い換えると、.Net lock()ステートメントは.Net よりも多くのことを行っていInterlocked.Incrementます。

SO、あなたがしたいすべてが変数をインクリメントする場合、Interlock.Incrementより速くなります。すべてのInterlockedメソッドを確認して、利用可能なさまざまなアトミック操作を確認し、ニーズに合った操作を見つけます。lock()複数の相互に関連するインクリメント/デクリメントなどのより複雑なことを実行する場合、または整数よりも複雑なリソースへのアクセスをシリアル化する場合に使用します。

— レ
ソース
3
実装の詳細は-1。ロックはアトミック操作よりもはるかに遅いことは事実ですが、これはILとは関係ありません。これらの関数呼び出しは、ILに本質的に必要とされないセマンティクスでなければ、アトミックopよりもはるかに高速です。
— パピー
1

すでに述べたように使用 Interlocked.Increment

MSからのコード例：

次の例では、中間値を持つ1,000個の乱数を生成するために必要な0〜1,000の範囲の乱数の数を決定します。中間値の数を追跡するために、変数midpointCountは0に設定され、乱数ジェネレーターが10,000に達するまで中間値を返すたびに増分されます。3つのスレッドが乱数を生成するため、Increment（Int32）メソッドが呼び出され、複数のスレッドがmidpointCountを同時に更新しないようにします。乱数ジェネレータを保護するためにロックも使用され、3つのスレッドの前にMainメソッドが実行を完了しないようにするためにCountdownEventオブジェクトが使用されることに注意してください。

using System;
using System.Threading;

public class Example
{
   const int LOWERBOUND = 0;
   const int UPPERBOUND = 1001;

   static Object lockObj = new Object();
   static Random rnd = new Random();
   static CountdownEvent cte;

   static int totalCount = 0;
   static int totalMidpoint = 0;
   static int midpointCount = 0;

   public static void Main()
   {
      cte = new CountdownEvent(1);
      // Start three threads. 
      for (int ctr = 0; ctr <= 2; ctr++) {
         cte.AddCount();
         Thread th = new Thread(GenerateNumbers);
         th.Name = "Thread" + ctr.ToString();
         th.Start();
      }
      cte.Signal();
      cte.Wait();
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("Total midpoint values:  {0,10:N0} ({1:P3})",
                        totalMidpoint, totalMidpoint/((double)totalCount));
      Console.WriteLine("Total number of values: {0,10:N0}", 
                        totalCount);                  
   }

   private static void GenerateNumbers()
   {
      int midpoint = (UPPERBOUND - LOWERBOUND) / 2;
      int value = 0;
      int total = 0;
      int midpt = 0;

      do {
         lock (lockObj) {
            value = rnd.Next(LOWERBOUND, UPPERBOUND);
         }
         if (value == midpoint) { 
            Interlocked.Increment(ref midpointCount);
            midpt++;
         }
         total++;    
      } while (midpointCount < 10000);

      Interlocked.Add(ref totalCount, total);
      Interlocked.Add(ref totalMidpoint, midpt);

      string s = String.Format("Thread {0}:\n", Thread.CurrentThread.Name) +
                 String.Format("   Random Numbers: {0:N0}\n", total) + 
                 String.Format("   Midpoint values: {0:N0} ({1:P3})", midpt, 
                               ((double) midpt)/total);
      Console.WriteLine(s);
      cte.Signal();
   }
}
// The example displays output like the following:
//       Thread Thread2:
//          Random Numbers: 2,776,674
//          Midpoint values: 2,773 (0.100 %)
//       Thread Thread1:
//          Random Numbers: 4,876,100
//          Midpoint values: 4,873 (0.100 %)
//       Thread Thread0:
//          Random Numbers: 2,312,310
//          Midpoint values: 2,354 (0.102 %)
//       
//       Total midpoint values:      10,000 (0.100 %)
//       Total number of values:  9,965,084

次の例は、スレッドプロシージャの代わりにTaskクラスを使用して50,000のランダムな中点整数を生成することを除いて、前の例と似ています。この例では、ラムダ式がGenerateNumbersスレッドプロシージャを置き換えており、Task.WaitAllメソッドを呼び出すと、CountdownEventオブジェクトが不要になります。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

public class Example
{
   const int LOWERBOUND = 0;
   const int UPPERBOUND = 1001;

   static Object lockObj = new Object();
   static Random rnd = new Random();

   static int totalCount = 0;
   static int totalMidpoint = 0;
   static int midpointCount = 0;

   public static void Main()
   {
      List<Task> tasks = new List<Task>();
      // Start three tasks. 
      for (int ctr = 0; ctr <= 2; ctr++) 
         tasks.Add(Task.Run( () => { int midpoint = (UPPERBOUND - LOWERBOUND) / 2;
                                     int value = 0;
                                     int total = 0;
                                     int midpt = 0;

                                     do {
                                        lock (lockObj) {
                                           value = rnd.Next(LOWERBOUND, UPPERBOUND);
                                        }
                                        if (value == midpoint) { 
                                           Interlocked.Increment(ref midpointCount);
                                           midpt++;
                                        }
                                        total++;    
                                     } while (midpointCount < 50000);

                                     Interlocked.Add(ref totalCount, total);
                                     Interlocked.Add(ref totalMidpoint, midpt);

                                     string s = String.Format("Task {0}:\n", Task.CurrentId) +
                                                String.Format("   Random Numbers: {0:N0}\n", total) + 
                                                String.Format("   Midpoint values: {0:N0} ({1:P3})", midpt, 
                                                              ((double) midpt)/total);
                                     Console.WriteLine(s); } ));

      Task.WaitAll(tasks.ToArray());
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("Total midpoint values:  {0,10:N0} ({1:P3})",
                        totalMidpoint, totalMidpoint/((double)totalCount));
      Console.WriteLine("Total number of values: {0,10:N0}", 
                        totalCount);                  
   }
}
// The example displays output like the following:
//       Task 3:
//          Random Numbers: 10,855,250
//          Midpoint values: 10,823 (0.100 %)
//       Task 1:
//          Random Numbers: 15,243,703
//          Midpoint values: 15,110 (0.099 %)
//       Task 2:
//          Random Numbers: 24,107,425
//          Midpoint values: 24,067 (0.100 %)
//       
//       Total midpoint values:      50,000 (0.100 %)
//       Total number of values: 50,206,378

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.interlocked.increment?view=netcore-3.0

— オグラス
ソース
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