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<div style='display: inline'>
<h1 style='font-family: Malgun Gothic, Consolas; font-size: 20pt; color: #006699; text-align: center; font-weight: bold'>C# - Mutex의 비동기 버전</h1>

재미있는 글이 있군요. ^^ 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
Async Mutex
; <a target='tab' href='https://dfederm.com/async-mutex/'>https://dfederm.com/async-mutex/</a>
</pre>
 
사실 위의 내용을 다루려고 이전 글에서 뮤텍스와 세마포어를 미리 다뤄야만 했습니다. ^^ 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
C# - Mutex와 Semaphore/SemaphoreSlim 차이점
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13156'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13156</a>
</pre>
 
간단하게 테스트를 해볼까요? ^^ 우선 Mutex를 쓰지 않는 버전으로 이렇게 작성한 후, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
namespace ConsoleApp1
{
 internal class Program
 {
 static void Main(string[] args)
 {
 Task t1 = Task.Run(async () =&gt;
 {
 await PrintOut();
 });

Task t2 = Task.Run(async () =&gt;
            {
                await PrintOut();
            });

t1.Wait();
            t2.Wait();
        }

static async Task PrintOut()
 {
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-before");
 Thread.Sleep(2000);
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-after");
 }
 }
}
</pre>
 
실행하면 다음과 같은 결과를 볼 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
오전 9:36:40 [7]: PrintOut-EX-before
오전 9:36:40 [6]: PrintOut-EX-before
오전 9:36:42 [6]: PrintOut-EX-after
오전 9:36:42 [7]: PrintOut-EX-after
</pre>
 
예상 가능한 출력이죠? ^^ 자, 여기다 이제 비동기 mutex를 장착하면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
namespace ConsoleApp1
{
 internal class Program
 {
 static AsyncMutex m = new AsyncMutex(@"Global\MyMutex");

// ...[생략]...

static async Task PrintOut()
 {
 await m.AcquireAsync(CancellationToken.None);
 // ...[생략]...
 await m.ReleaseAsync();
 }
 }
}
</pre>
 
Mutex의 영향으로 PrintOut 내부의 코드가 동기화돼 다음과 같은 출력 결과가 나옵니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
오전 9:37:27 [11]: PrintOut-EX-before
오전 9:37:30 [11]: PrintOut-EX-after
오전 9:37:30 [12]: PrintOut-EX-before
오전 9:37:32 [12]: PrintOut-EX-after
</pre>
 
잘 동작하는군요. ^^ 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
그런데, 뭔가 좀 아쉽습니다. AsyncMutex의 소스 코드를 보면 AcquireAsync에서 Task.Factory.StartNew를 사용해 동기 작업에 해당하는 부분을 스레드로 감싸 비동기 처리하고 있습니다. 
 
이런 처리를 스레드 없이 할 수도 있지 않을까요? 그렇습니다. 예전에 설명했던 방식을 곁들이면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
C# - CLR ThreadPool의 I/O 스레드에 작업을 맡기는 방법
; <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13059'>https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13059</a>
</pre>
 
명시적인 스레드 사용 없이 다음과 같은 식으로 커널 개체가 Signaled 상태로 바뀌는 알림을 받아, 이후의 실행을 I/O 스레드에 맡겨보는 것도... 생각해 볼 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
namespace ConsoleApp1
{
 internal class AsyncMutex2
 {
 Mutex _m;

public AsyncMutex2()
        {
            _m = new Mutex(false);
        }

public AsyncMutex2(string name)
        {
            _m = new Mutex(false, name);
        }

public Task AcquireAsync()
 {
 TaskCompletionSource taskCompletionSource = new();
 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(_m, signalWork, taskCompletionSource, -1, true);
 return taskCompletionSource.Task;
 }

public void Release()
 {
 _m.ReleaseMutex();
 }

void signalWork(object? state, bool timedOut)
 {
 if (state is TaskCompletionSource taskSource)
 {
 taskSource.SetResult();
 }
 }
 }
}
</pre>
 
하지만, 이런 구현은 유효하지 않습니다. "<a target='tab' href='https://dfederm.com/async-mutex/'>Async Mutex</a>" 글의 저자도 이 부분에 대해 언급했는데요, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
Mutexes have thread affinity; that is, the mutex can be released only by the thread that owns it.
</pre>
 
<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13156'>지난번 글에 정리</a>한 것처럼, Mutex는 WaitOne을 호출한 스레드에서 반드시 ReleaseMutex를 호출해야 하므로 await로 인해 스레드가 달라지는 상황에서는, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
static async Task PrintOut()
{
 await m.AcquireAsync(); // 내부에서 WaitOne을 호출하는 스레드와,
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-before");
 Thread.Sleep(2000);
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-after");
 m.Release(); // 이곳에서 ReleaseMutex 호출하는 스레드는 I/O 스레드 풀로부터 가져온 것이므로.
}
</pre>
 
결국 ReleaseMutex에서 "Object synchronization method was called from an unsynchronized block of code" 예외가 발생하는 것입니다. 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
이런 문제를 (Mutex처럼 사용할 수 있는) Semaphore를 이용하면 해결할 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
namespace ConsoleApp1
{
 internal class AsyncMutex2 : IAsyncDisposable
 {
 Semaphore _smp;

public AsyncMutex2(string name)
        {
            _smp = new Semaphore(1, 1, name);
        }

public Task AcquireAsync()
        {
            return AcquireAsync(-1);
        }

public Task AcquireAsync(int millisecondsTimeOutInterval)
        {
            TaskCompletionSource taskCompletionSource = new();

ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(_smp, signalWork, taskCompletionSource, millisecondsTimeOutInterval, true);
 return taskCompletionSource.Task;
 }

public void Release()
 {
 _smp.Release();
 }

void signalWork(object? state, bool timedOut)
 {
 if (state is TaskCompletionSource taskSource)
 {
 if (timedOut)
 {
 taskSource.SetCanceled();
 return;
 }

taskSource.SetResult();
 }
 }

public ValueTask DisposeAsync()
 {
 _smp.Dispose();
 return ValueTask.CompletedTask;
 }
 }
}
</pre>
 
실제로 위의 코드를 사용하면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
static AsyncMutex2 m = new AsyncMutex2(@"Global\MyMutex");

static void Main(string[] args)
{
    Task t1 = Task.Run(async () =&gt;
    {
        await PrintOut(1);
    });

Task t2 = Task.Run(async () =&gt;
    {
        await PrintOut(2);
    });

Task t3 = Task.Run(async () =&gt;
    {
        await PrintOut(3, 1000);
    });

try
    {
        Task.WaitAll(t1, t2, t3);
    } catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }

Task t4 = Task.Run(async () =&gt;
    {
        await PrintOut(4);
    });

Task t5 = Task.Run(async () =&gt;
    {
        await PrintOut(5);
    });

Task.WaitAll(t4, t5);
}

static async Task PrintOut(int workId)
{
    await PrintOut(workId, -1);
}

static async Task PrintOut(int workId, int timeOut)
{
 await m.AcquireAsync(timeOut);
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} {workId} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-before");
 Thread.Sleep(2000);
 Console.WriteLine($"{DateTime.Now} {workId} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}]: PrintOut-EX-after");
 m.Release();
}
</pre>
 
잘 동작합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
2022-11-05 오후 1:28:38 1 [12]: PrintOut-EX-before
2022-11-05 오후 1:28:40 1 [12]: PrintOut-EX-after
2022-11-05 오후 1:28:40 2 [14]: PrintOut-EX-before
2022-11-05 오후 1:28:42 2 [14]: PrintOut-EX-after
One or more errors occurred. (A task was canceled.) // 3번 work는 1000ms 대기 시간을 초과해 취소됨
2022-11-05 오후 1:28:42 4 [14]: PrintOut-EX-before
2022-11-05 오후 1:28:44 4 [14]: PrintOut-EX-after
2022-11-05 오후 1:28:44 5 [14]: PrintOut-EX-before
2022-11-05 오후 1:28:46 5 [14]: PrintOut-EX-after
</pre>
 
위에서 구현한 Mutex는 Semaphore를 바탕으로 구현했으므로 기반 동작은 세마포어의 특성을 띕니다. 그렇긴 해도 어차피 "<a target='tab' href='https://dfederm.com/async-mutex/'>Async Mutex</a>" 글의 AsyncMutex도 결국 원래 Mutex의 고유 성격인 "재진입"을 허용하지 않으므로, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
namespace ConsoleApp1
{
 internal class Program
 {
 static AsyncMutex m = new AsyncMutex(@"Global\MyMutex");

// ...[생략]...

static async Task PrintOut()
 {
 await m.AcquireAsync(CancellationToken.None);
 await m.AcquireAsync(CancellationToken.None); // 재진입 불가능 - hang!!!!
 // ...[생략]...
 await m.ReleaseAsync();
 await m.ReleaseAsync();
 }
 }
}
</pre>
 
오히려 스레드 낭비 없는 AsyncMutex2 버전이 더 나을 것입니다. ^^ 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
(AsyncMutex는 named mutex를 사용했고) AsyncMutex2 버전은 named Semaphore를 사용하고 있습니다. 왜냐하면 unnamed는 어차피 SemaphoreSlim에서 이미 비동기 버전의 WaitAsync를 제공하기 때문에 그것을 사용하면 됩니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
static async Task Main(string[] args)
{
 SemaphoreSlim ss = new SemaphoreSlim(1, 1);
 
 await ss.WaitAsync();
 ss.Release();
}
</pre>
 
따라서, 굳이 named일 필요가 없다면 SemaphoreSlim으로 간단하게 해결하시면 됩니다. 
 
물론, 이것 역시 Mutex/Semaphore의 차이점이 허용된다는 가정이 성립할 때만 기존의 Mutex 코드를 안전하게 비동기로 바꿀 수 있을 것입니다. 
 
(<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/bbs/DownloadAttachment.aspx?fid=1981&boardid=331301885'>첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함</a>합니다.) 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
참고로, 찾아보니 RegisterWaitForSingleObject에 Mutex를 사용할 수 없다는 글을 누가 이미 써놨군요. ^^ 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
RegisterWaitForSingleObject and mutexes don't mix
; <a target='tab' href='http://joeduffyblog.com/2007/05/13/registerwaitforsingleobject-and-mutexes-dont-mix/'>http://joeduffyblog.com/2007/05/13/registerwaitforsingleobject-and-mutexes-dont-mix/</a>
</pre>

<hr />[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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