Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
두개의 쓰레드에서 하나의 Queue 리스트 사용시 질문드립니다. [링크 복사], [링크+제목 복사]
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hbline
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안녕하세요. 이곳에서 정말 많은 도움을 받고 있는 한 개발자입니다. 항상 감사한 마음으로 다녀갑니다..

이번에 특정 상황에서 쓰려고하는 순환 Queue형태의 Class 하나를 적용시켜보려합니다.
먼저 들어온 데이터를 먼저 처리해야하는 상황이어서, Queue형태의 자료구조를 택하였고,
가벼운 데이터들이 많지만 들어오는 데이터 주기가 1초에 100번이상도 가능합니다.
들어온 데이터는 A 쓰레드에서 빠르게 누적시키고 빠지며,
데이터 처리는 B 쓰레드에서 하도록 하였습니다.

[예외처리나 구현은 최대한 간략히 보이도록 제거 및 정리하였습니다]
private class CircleQueue<T>
{
    private const int MAX = 64;

    private readonly int mask = MAX - 1;
    private readonly T[] bucket = new T[MAX];
    private int enqIndex = 0;
    private int deqIndex = 0;

    public void Enqueue(T item)
    {
        bucket[enqIndex] = item;
        enqIndex = enqIndex + 1 & mask;
    }

    public bool Dequeue(out T item)
    {
        if (deqIndex != enqIndex)
        {
            item = bucket[deqIndex];
            deqIndex = deqIndex + 1 & mask;
            return true;
        }
        else
        {
            item = default;
            return false;
        }
    }
}

A 쓰레드 에서는 알수 없는 시간간격으로 Enqueue를 발생시키고,
B 쓰레드 에서는 특정 간격으로 Dequeue를 발생시킵니다.
A,B 외의 쓰레드에서 위 함수를 엑세스 할일은 없습니다.

Enqueue 시 데이터 입력 후 enqIndex의 카운팅으로 마치며,
Dequeue 시 데이터 취득 후 deqIndex의 카운팅으로 마칩니다.
deqIndex가 enqIndex를 쫓아가며 누적된 bucket 데이터를 가져오는 형태입니다.

여기서 카운팅 변수로 쓰이는 int 유형의 원자성에 대해 찾아보았고,
CLI 사양에 int 유형보다 크지 않은 읽기, 쓰기 작업에 대해 원자성이 보장된다고 하니
Dequeue 시 enqIndex가 잘못된 값으로 읽힐 일은 없다고 생각됩니다.
그러면 lock 구문 없이 Dequeue의 데이터는 항상 올바른 순서와 데이터를 보장할 수 있을까요?

의문이 드는 부분은 컴파일러가 최적화를 한후에도 위와같은 코드 순서가 보장이 되는지..
만약 bucket의 타입이 원자성이 보장되지 않는 타입이라면 카운팅은 되었어도
아직 bucket에 완전히 입력이 되지 않는 상태가 발생할 수 있을까요?




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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 10/21/2019]


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댓글 쓴 사람
 



2019-10-21 12시03분
그런데, 위의 코드에서 EnQ가 기존 데이터를 덮어써도 괜찮은 구조인가요? 게다가 덮어쓴 경우에는 가장 마지막에 덮어쓴 것을 deqIndex가 가리킬 것이므로 그때부터는 순서가 엉망이 될 것입니다.

일단 위와 같은 코드가 전부이고 그것이 의도된 거라고 가정했을 때, EnQ와 DeQ가 각각 다른 스레드로 분리돼 접근이 된다면 동기화 상으로는 문제가 없습니다.

참고로 CLI 사양에 int 유형보다 .... 라고 했지만 정확히는 CPU 워드만큼입니다. 즉 32비트의 경우 int, 64비트의 경우에는 long 크기까지 원자성이 보장됩니다.
정성태
2019-10-21 01시48분
[hbline] 네 감사합니다. 동기화 상으로 문제가 없다니, 걱정없이 진행해보도록 하겠습니다.
여기서 bucket은 Dispose가 필요없는 타입들이므로 덮어쓰도록 하였습니다. 주로 string 이나 byte, struct 구조입니다.
그리고 말씀하신대로 EnQ가 DeQ보다 더 많이 일어난다면 enqIndex가 deqIndex와 같아지거나 따라 잡는 경우도 있습니다.
구조상 enqIndex가 deqIndex를 따라 잡는 일은 없지만, 만약 발생한다하면 따라잡힌 시점부터의 데이터를 취득해도 문제는 없습니다
신뢰도가 필요한 데이터는 아니고 GPS 신호나, 각종 장비신호들을 주기적으로 받으면서 화면상에 표시하거나, 최신상태로 갱신해야하는 클래스의 일부입니다
[손님]

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