C# Rookiss Part4 게임서버 : SpinLock

🙇‍♀️SpinLock

화장실에 사람이 있다면 나올 때 까지 기다리고 있다가 들어감!

🪐원자성의 필요

volatile bool _locked = false;

public void Acquire()
{
    while (_locked)
    {
        // 누군가가 풀어주길 기다린다
    }
    
    // 내꺼!
    _locked = true;
}

public void Release()
{
    _locked = false;
}

자물쇠를 걸고 들어가 잠금이 풀리기까지 기다리고 내가 들어가면 자물쇠로 잠근다

사용을 다하면 자금을 풀고 나간다

언뜻보면 스핀락이 잘 구현된것 같지만 원하는 결과는 안나온다

• 이유
  • 문을 풀어주길 기다리는 부분과 문을 잠구는 부분이 원자적으로 처리 되지 않았기 때문
  • 화장실에 두명이 동시에 들어가서 문을 잠그는 상황이 발생함!
  • 화장실에 들어가고 문을 잠구는 것은 원자적으로 처리 해야된다!!

🪐Interlocked.Exchange

volatile int _locked = 0;

public void Acquire()
{
    while (true)
    {
        int original = Interlocked.Exchange(ref _locked, 1);
        if (original == 0) // 화장실에 사람이 없었다면 original은 0이고 _locked에는 1이 들어감
            break;
    }
}

public void Release()
{
    _locked = 0;
}

• int original = Interlocked.Exchange(ref _locked, 1);해석
  • Interlocked.Exchange(ref _locked, 1)은 _locked에 1을 대입하는것
  • original은 _locked에 1을 대입하기 전 들어있는 값
  • 화장실에 들어가고문을 잠그는 것이 원자적으로 처리!

original = _locked;
_locked = 1;
if (original == 0)
    break;

원자적으로 처리된 부분을 풀어쓴것

🪐Interlocked.CompareExchange

• CAD Compare - And - Swap 연산

// CAD Compare - And - Swap 연산

int expected = 0;
int desired = 1;
if (Interlocked.CompareExchange(ref _locked, desired, expected) == expected)
    break;

• if (Interlocked.CompareExchange(ref _locked, desired, expected) == expected) 해석
  • _locked가 expected와 같으면 desired를 대입하라
  • 반환값은 _locked에 들어있던값
  • 반환값(이전값)이 expected와 같으면~~

값을 비교후 같으면 값을 바꾸는 연산법 CAS연산! (Compare - And - Swap)

Interlocked.Exchange보다 자주 사용된다

🪐Interlocked.CompareExchange을 사용한 전체코드

namespace ServerCore
{
    class SpinLock
    {
        volatile int _locked = 0;

        public void Acquire()
        {
            while (true)
            {
                // CAD Compare - And - Swap
                int expected = 0;
                int desired = 1;
                if (Interlocked.CompareExchange(ref _locked, desired, expected) == expected)
                    break;
            }
        }

        public void Release()
        {
            _locked = 0;
        }
    }

    class Program
    {
        static int _num = 0;
        static SpinLock _lock = new SpinLock();

        static void Thread_1()
        {
            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _lock.Acquire();
                _num++;
                _lock.Release();
            }
        }

        static void Thread_2()
        {
            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _lock.Acquire();
                _num--;
                _lock.Release();
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Task t1 = new Task(Thread_1);
            Task t2 = new Task(Thread_2);

            t1.Start();
            t2.Start();

            Task.WaitAll(t1, t2);

            Console.WriteLine(_num);
        }
    }
}