MethodImplOptions.Synchronized的一点讨论

本文详细解析了C#中[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]属性的作用及其实现原理,对比了使用lock关键字的效果,并探讨了其可能引发的性能问题和死锁风险。

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Review代码发现有一个方法加了[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] 属性,这个属性的目的,从名字上就可以看出,是要对所有线程进行同步执行。

对方法加上这个属性之后,会把整个方法体加在一个同步块中,比如下面的代码:

[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
public static void syncDemo()
{
       if (count % 10 != 0)
       {
              Thread.Sleep(50);   
              count++;
       }       
}

其实和下面的代码是一样的(SyncMethodCls是包含这个方法的类):

public static void lockDemo()
{
       lock (typeof(SyncMethodCls))
       {
              if (count % 10 != 0)
              {
                     Thread.Sleep(50);   
                     count++;
              }   
       }
}

从第二个方法中,可以看到使用[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]这个属性是对整个类型进行加锁的,同步块是整个方法。如果这个类中只有一个静态同步方法还好,如果有两个同步静态方法都使用这个属性进行标注,这两个方法之间就会出现竞态,在一些情况下,你可能并不想让两个不是很相关的方法出现竞态的情况。同一个类型中越多这种静态同步方法,出现的竞争越激励,系统性能也会越差。

上面也说了,使用这个属性之后,是对整个方法进行同步,但是有时候有些条件判断并不需要放在同步块中,比如上面方法中的if 条件,我并不想放到同步块中,因为有时候已经满足条件的线程就不需要再次阻塞了。这种情况在单例中最明显了,首先判断单例的实例是否为空,只有为空的时候,才会去加锁重新生成一个新的实例。

以上方法可以参考单例进行改造,改造后的代码如下:

private static object syncObj = new object();
public static void syncObjDemo()
{
    if (count % 10 !=0)
    {
        lock(syncObj)
        {
            if (count % 10 != 0)
            {
                Thread.Sleep(50);
                count++;
            }
        }
    }       
}

 

改造之后,竞争数量明显减少。 

 

下面附上使用[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]竞争情况:

改造之后的竞争情况:

多线程调用情况如下:

for (int i = 0; i <= 1000; i++)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem((t) =>
    {
        // syncMethodCls.syncDemo();
        syncMethodCls.syncObjDemo();
    });
}

 

到此,需要好好说说这个[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]了,MSDN上这样解释:“该方法一次性只能在一个线程上执行。 静态方法在类型上锁定,而实例方法在实例上锁定。 只有一个线程可在任意实例函数中执行,且只有一个线程可在任意类的静态函数中执行。” 总结一句话就是:静态方法锁整个类,实例方法锁整个实例。这句话乍一看挺吓人的,但是如果你的类中只有一个同步方法的话,锁整个类和整个实例影响也不大,但是要确保类和实例在其他地方不会再次被锁,否则会造成死锁的。

所以这个属性,还是尽量不要使用了,不光有可能造成性能问题不说,还有可能造成死锁的严重问题。

 

说到锁整个类,最近看java多线程的部分,java中有个和C#的lock类似的同步关键字synchronized,好多例子都是直接在方法上加这个关键字,实现方法的同步实现。这个关键字实现的方式应该类似MethodImplOptions.Synchronized,静态方法锁类型,实例方法锁实例,而且如果有条件判断可能还会造成不必要的阻塞。而且由于jdk对synchronized的不断优化,在有些时候并不会马上进行加锁,而是会先自旋一会(以通过浪费CPU时间减少阻塞),可能在某些时候造成CPU时间片的浪费。所以使用的时候,也需要注意。

转载于:https://www.cnblogs.com/acles/p/6556479.html

<think>我们正在寻找使用MethodImplOptions.InternalCall的CLRInternalCall示例。根据引用[1],我们有一个声明为extern并使用[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]的方法。引用[1]中的代码片段:publicclassMyClass{publicintvalue;}[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]publicstaticexternvoidProcessObject(MyClassobj);这表明ProcessObject方法是一个InternalCall,意味着它的实现位于CLR内部(通常是在CLR的C++代码中)。引用[3]提到了MethodImplOptions.Synchronized的用法,但这不是我们当前的重点。我们需要的示例应该展示如何在CLR内部实现这样的InternalCall方法。但是,请注意,引用[1]只是声明了这样一个方法,并没有提供CLR内部的实现。由于InternalCall方法是由CLR本身实现的,通常我们需要查看CLR的源代码(如.NETRuntime的源代码)来找到具体的实现。不过,我们可以描述一下通常的做法:1.在CLR内部(C++代码),会有一些方法被注册为InternalCall。这些方法通常用于实现一些需要深度集成到运行时的功能,例如对基础类型的操作(如System.String、System.Array的内部方法)或需要直接操作内存和内部数据结构的方法。2.在CLR中,会有一个将托管方法映射到本地实现的表。例如,在CoreCLR的源代码中,可以在“ecalllist.h”文件中找到ECFunc(Ecall,即内部调用)的映射。3.对于上面例子中的ProcessObject方法,假设它是某个类的一部分,我们需要在CLR内部实现一个对应的C++函数,并将它注册到ECall映射表中。下面是一个简化的步骤:步骤1:在托管代码(C#)中声明方法,如引用[1]所示。步骤2:在CLR的C++代码中,实现一个对应的函数。例如:voidQCALLTYPEMyNamespace::ProcessObject(MyClass*pObj){//在这里实现逻辑,比如修改pObj的value字段//注意:这里需要处理垃圾回收等问题}但是,InternalCall通常使用FCall(FrameworkCall)机制,而QCALL(QCall)通常用于在托管代码和运行时之间进行更安全的调用。不过,InternalCall通常指的是FCall。步骤3:在ECall映射表中注册这个方法。在CoreCLR中,通常使用FCALL的宏来注册。例如,在ecalllist.h中,我们可能会有:FCFuncStart(gMyNamespace)FCFuncElement("ProcessObject",MyNamespace::ProcessObject)FCFuncEnd步骤4:重新编译运行时。然而,对于大多数开发者来说,实现一个InternalCall方法并不常见,因为这需要修改CLR本身。通常,InternalCall用于运行时内部的方法,而不是由用户扩展的。如果你只是想了解InternalCall的使用场景和示例,那么我们可以参考.NETFramework中已有的InternalCall方法,例如:-System.Object.GetType方法(在Object.cs中声明):[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]publicexternTypeGetType();-System.String.Equals方法:[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]publicexternboolEquals(Stringvalue);等等。在.NET源代码中,可以在各个基础类的定义中找到这些标记为InternalCall的方法。总结:一个使用MethodImplOptions.InternalCall的典型示例如下:在托管代码中声明:usingSystem.Runtime.CompilerServices;publicclassMyExample{[MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)]publicstaticexternintGetMagicNumber();}然后在CLR内部(C++)实现并注册这个方法。注意:如果你不修改CLR源代码,那么你不能实现一个新的InternalCall方法。但是,你可以通过其他方式与本机代码交互,如P/Invoke或COM互操作(如引用[2]所示)。引用[2]展示了一个托管代码通过COM接口被本机代码调用的例子(反转P/Invoke),但这与InternalCall不同。所以,对于InternalCall,我们主要知道:-它用于在CLR内部实现的方法。-我们可以在.NET框架的基础类库中看到许多这样的例子。相关问题:1.InternalCall方法和P/Invoke方法有什么区别?2.在哪些情况下,CLR会使用InternalCall?3.能否通过编写纯托管代码实现一个InternalCall方法?4.InternalCall在性能上有什么优势?</think> ### CLR InternalCall 示例:MethodImplOptions.InternalCall 解析 `MethodImplOptions.InternalCall` 是 CLR 的特殊标记,表示方法直接在 CLR 内部实现而非托管代码。下面是基于引用[1]的典型示例和深度解析: #### 🔧 基础示例代码(引用[1]) ```csharp public class MyClass { public int value; } // 关键声明:InternalCall 标记 [MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)] public static extern void ProcessObject(MyClass obj); ``` #### 📌 核心特性解析 1. **实现位置** - 标记 `extern` 且无方法体:实现位于 CLR 内部(C++代码)[^1] - 例如:`System.Object.GetType()`、`System.String.GetHashCode()` 均采用此机制实现 2. **性能优势** - 跳过 P/Invoke 开销:直接调用 CLR 内部函数,无平台调用封送成本 - 内存操作优化:直接操作托管堆对象(如示例中的 `MyClass.value`)[^1] 3. **典型应用场景** - 基础类型核心操作:`int.ToString()`, `Array.GetLength()` - GC 相关操作:`GC.Collect()`, `GC.GetTotalMemory()` - 对象布局操作:`Object.MemberwiseClone()` #### ⚙️ CLR 内部实现机制 1. **注册流程(简化版)** ```cpp // CLR 内部代码 (C++) ECFunc g_myserverFuncs[] = { { "ProcessObject", (LPVOID)MyModule::Native_ProcessObject }, }; void QCALLTYPE MyModule::Native_ProcessObject(MyClass* pObj) { // 直接修改托管对象内存 pObj->value = 42; // 安全访问托管堆对象 } ``` - 通过 `ECFunc` 结构将托管方法映射到本地实现[^1][^4] 2. **内存安全机制** - CLR 自动处理 GC 屏障 - 使用 `OBJECTREF` 引用而非裸指针 - 禁止在内部调用中直接 `new` 托管对象(需用 `AllocateObject`) #### 💻 扩展示例:文件锁实现 ```csharp [MethodImpl(MethodImplOptions.InternalCall)] internal static extern void LockFile(SafeFileHandle handle, long position); // CLR 对应实现伪代码 void FileIO::LockFile(Handle hFile, INT64 pos) { Win32File::SetFileLock(hFile, pos); // 调用 Win32 API } ``` 这类实现常见于 `System.IO.FileStream` 内部方法[^4]。 #### ⚠️ 关键注意事项 1. **开发者限制** - 普通开发者无法自定义 InternalCall 方法(需修改 CLR 源码并重新编译) - 替代方案:通过 P/Invoke(引用[4])或 COM 封装(引用[2]) 2. **调试限制** - 无法单步进入 InternalCall 方法 - 需使用 WinDBG + SOS 扩展进行诊断 ---
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