Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 456. C# - CAS를 이용한 Lock 래퍼 클래스 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 26176
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 1개 있습니다.)

C# - CAS를 이용한 Lock 래퍼 클래스

기왕 lock-free를 통해 CAS(Compare-And-Swap)을 다뤄본 김에,

[부연] Lock-Free 알고리즘은 과연 빠른가?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1736

lock-free 방식이 과연 성능에 얼마나 도움이 될까요?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1458

간단하게 클래스로 래핑해 볼까요? ^^ 대충 다음과 같은 정도로 만들 수 있습니다.

public class CASLock : IDisposable // .NET IDisposable 처리 정리
                                    // ; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/347
{
    int _lockVariable = 0;
    bool _disposed = true;

    public IDisposable Lock()
    {
        while (Interlocked.CompareExchange(ref _lockVariable, 1, 0) != 0) { }
        _disposed = false;
        return this;
    }

    void Free(bool disposing)
    {
        _lockVariable = 0;
        _disposed = true;
    }

    public void Dispose()
    {
        Free(true);
        GC.SuppressFinalize(this);
    }

    ~CASLock()
    {
#if DEBUG
        if (false == _disposed)
        {
            throw new ApplicationException("CASLock.Dispose() was not called!");
        }
#endif

        Free(false);
    }
}

사용법은 using을 통해 기존의 lock문과 거의 유사하게 쓸 수 있습니다.

CASLock lockA = new CASLock();

using (lockA.Lock())
{
    Console.WriteLine("locked");
}

전형적인 dead-lock 상황을 연출해 볼까요? ^^

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading;

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        CASLock lockA = new CASLock();
        CASLock lockB = new CASLock();

        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();

            Thread t1 = new Thread(p.t1);
            Thread t2 = new Thread(p.t2);

            t1.Name = "lockAB";
            t2.Name = "lockBA";

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

            t1.Join(); // t1 스레드는 절대로 종료하지 않으므로 Join문은 반환하지 않음.
            t2.Join();
        }

        // Thread 1 
        void t1()
        {
            using (lockA.Lock())
            {
                Thread.Sleep(2000);
                using (lockB.Lock()) // Thread2의 t2메서드에서 이미 lock을 소유하고 있으므로 block
                {
                    Console.WriteLine("lockA -> lockB");
                }
            }
        }

        // Thread 2 
        void t2()
        {
            using (lockB.Lock())
            {
                Thread.Sleep(2000);
                using (lockA.Lock()) // Thread1의 t1메서드에서 이미 lock을 소유하고 있으므로 block
                {
                    Console.WriteLine("lockB -> lockA");
                }
            }
        }
    }
}

여기서, Thread.Abort 메서드로 특정 스레드를 강제 종료하는 것으로 우리가 만든 CASLock 클래스의 안정성 테스트를 해보겠습니다.

static void Main(string[] args)
{
    Program p = new Program();

    Thread t1 = new Thread(p.t1);
    Thread t2 = new Thread(p.t2);

    t1.Name = "lockAB";
    t2.Name = "lockBA";

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

    int retryCount = 5;
    while (retryCount-- > 0)
    {
        Console.Write(".");
        Thread.Sleep(1000);
    }

    t1.Abort(); // Thread1 강제 종료

    t1.Join();
    t2.Join();
}

테스트 코드를 실행시켜 보면 5초 후에 t1.Abort가 호출되고 이는 해당 스레드에 ThreadAbortException 예외를 발생시킵니다. 따라서 t1 메서드 내부의 using 문에서 IDisposable.Dispose 메서드가 실행되고 이로 인해 lockA의 잠금이 해제됩니다.

그런데, Native Win32 API인 TerminateThread를 호출하면 어떻게 될까요?

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Threading;

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        [DllImport("kernel32.dll")]
        static extern bool TerminateThread(IntPtr hThread, uint dwExitCode);

        [Flags]
        public enum ThreadAccess : int
        {
            TERMINATE = (0x0001),
        }

        [DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
        static extern IntPtr OpenThread(ThreadAccess dwDesiredAccess, bool bInheritHandle, int dwThreadId);

        static IntPtr _threadAHandle = IntPtr.Zero;

        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();

            Thread t1 = new Thread(p.t1);
            Thread t2 = new Thread(p.t2);

            t1.Name = "lockAB";
            t2.Name = "lockBA";

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

            int retryCount = 5;
            while (retryCount-- > 0)
            {
                Console.Write(".");
                Thread.Sleep(1000);
            }

            Console.WriteLine("Terminating...: " + Process.GetCurrentProcess().Threads.Count);
            TerminateThread(_threadAHandle, 100);
            Console.WriteLine("Terminated.: " + Process.GetCurrentProcess().Threads.Count);

            t1.Join();
            t2.Join();
        }

        CASLock lockA = new CASLock();
        CASLock lockB = new CASLock();


        // Thread 1 
        void t1()
        {
            _threadAHandle = OpenThread(ThreadAccess.TERMINATE, false, AppDomain.GetCurrentThreadId());
            using (lockA.Lock())
            {
                Thread.Sleep(2000);
                using (lockB.Lock())
                {
                    Console.WriteLine("lockA -> lockB");
                }
            }
        }

        // Thread 2 
        void t2()
        {
            using (lockB.Lock())
            {
                Thread.Sleep(2000);
                using (lockA.Lock())
                {
                    Console.WriteLine("lockB -> lockA");
                }
            }
        }
    }
}

이런 경우, Thread1이 종료되었음에도 불구하고 lock은 여전히 잠김상태로 남게 됩니다. (기존의 Monitor.Enter/Exit를 해도 동일하게 문제가 나타납니다.) 이는 LockFree 클래스의 안정성에 문제가 있는 것은 아니고 TerminateThread API는 때로 이렇게 위험한 상황을 연출하기 때문에 문서에는 다음과 같이 주의 사항이 나옵니다.

TerminateThread function
; https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/processthreadsapi/nf-processthreadsapi-terminatethread

TerminateThread is a dangerous function that should only be used in the most extreme cases. You should call TerminateThread only if you know exactly what the target thread is doing, and you control all of the code that the target thread could possibly be running at the time of the termination. For example, TerminateThread can result in the following problems:
  • If the target thread owns a critical section, the critical section will not be released.
  • If the target thread is allocating memory from the heap, the heap lock will not be released.
  • If the target thread is executing certain kernel32 calls when it is terminated, the kernel32 state for the thread's process could be inconsistent.
  • If the target thread is manipulating the global state of a shared DLL, the state of the DLL could be destroyed, affecting other users of the DLL.
A thread cannot protect itself against TerminateThread, ...

보시는 것처럼, .NET 세계에서뿐만 아니라 Win32 SDK 세계에서도 TerminateThread API를 잘못 사용하면 저렇게 많은 문제를 발생할 수 있습니다. ^^ 한마디로, 모든 상황을 잘 이해하고 있지 않은 상황에서는 절대 써서는 안될 API입니다.

(첨부한 프로젝트는 위의 예제를 포함하고 있습니다.)




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

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 9/16/2023]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 136  137  138  [139]  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1670정성태5/15/201428892.NET Framework: 435. .NET GC - 하위 세대의 객체를 포함하는 상위 세대의 참조를 추적하기 위한 card-table
1669정성태5/15/201448882Windows: 93. 윈도우 시스템 디스크 용량 확보를 위한 $PatchCache$ 폴더 삭제 [2]
1668정성태5/10/201427555.NET Framework: 434. Microsoft.SqlServer.Types.SqlGeography 형변환 시 null 반환하는 문제
1667정성태5/5/201428776개발 환경 구성: 221. Azure 데이터베이스를 로컬 DB로 이전하는 방법 [2]
1666정성태5/2/201445567기타: 45. 윈도우 계정의 암호를 알아내는 mimikatz 도구 [5]
1665정성태5/1/201428772.NET Framework: 433. C# - 간단한 HyperLogLog 자료 구조 테스트파일 다운로드1
1664정성태4/28/201426432오류 유형: 227. Process Explorer의 프로세스 뷰가 트리 형식으로 보이지 않는 문제
1663정성태4/28/201422514오류 유형: 226. Visual Studio - We were unable to establish the connection because it is configured for user
1662정성태4/28/201427586개발 환경 구성: 220. supportedRuntime 설정을 위한 app.config Transformation [1]
1661정성태4/26/201423324.NET Framework: 432. WPF - System.Windows.Data Error: 47 : XmlDataProvider has inline XML that does not explicitly set its XmlNamespace (xmlns="").
1660정성태4/25/201431411VC++: 77. C++ 숫자형 값이 범위를 벗어나는 경우의 출력 사례 모음
1659정성태4/17/201432072.NET Framework: 431. .NET EXE 파일을 닷넷 프레임워크 버전에 상관없이 실행할 수 있을까요? [5]
1658정성태4/17/201423036.NET Framework: 430. C#에서 사용자 정의 예약어가 가능할까요? [1]
1657정성태4/10/201443846.NET Framework: 429. C# - 유니코드 한글 문자열을 ks_c_5601-1987로 변환하는 방법 [3]파일 다운로드1
1656정성태3/19/201426675오류 유형: 225. regsvcs 등록 시 0x80040153 오류
1655정성태3/19/201427048Windows: 92. Thumbs.db 파일이 삭제 안 되는 문제
1654정성태3/19/201429202개발 환경 구성: 219. SOS.dll 확장 모듈을 버전 별로 구하는 방법 [4]
1653정성태3/13/201423703.NET Framework: 428. .NET Reflection으로 다차원/Jagged 배열을 구분하는 방법
1652정성태3/12/201424313VC++: 76. Direct Show를 사용하는 다른 프로그램의 필터 그래프를 graphedt.exe에서 확인하는 방법파일 다운로드1
1651정성태3/11/201429006.NET Framework: 427. C# 컴파일러는 변수를 초기화시키지 않을까요?
1650정성태3/6/201429705VC++: 75. Visual C++ 컴파일 오류 - Cannot use __try in functions that require object unwinding [1]파일 다운로드1
1649정성태3/5/201423921기타: 44. BTN 스토어 앱 개인정보 보호 정책 안내
1648정성태3/5/201424399개발 환경 구성: 218. 스토어 앱 인증 실패 - no privacy statement
1647정성태3/3/201425885오류 유형: 224. 스카이드라이브 비정상 종료 - Error 0x80040A41: No error description available
1646정성태3/3/201435313오류 유형: 223. Microsoft-Windows-DistributedCOM 10016 이벤트 로그 에러 [1]
1645정성태3/1/201424670기타: 43. 마이크로소프트 MVP들이 모여 전국 세미나를 엽니다.
... 136  137  138  [139]  140  141  142  143  144  145  146  147  148  149  150  ...