스핀락(SpinLock)

1. 스핀락 구현

    class SpinLock
    {
        volatile bool _locked = false; // 락이 열리면 false, 잠기면 true
        public void Acquire() // Monitor.Enter() 역할
        {
            while (_locked)
            {
                // 잠김이 풀리기를 기다린다.
            }

            // 자물쇠는 내꺼!
            _locked = true;
        }
        public void Release() // Monitor.Exit() 역할
        {
            _locked = false;
        }
    }

주석을 통해 스핀락의 특징들을 구현해봤으며 그렇게 복잡하지는 않다.

 

    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);
        }
    }
}

그리고 구현한 스핀락을 실제로 써보고 실행하면 이상한 값이 나옴을 알 수 있다.

 

그 이유를 분석해보면 락을 동시에 점유해버리는 문제가 발생했기 때문이다.

동시에 점유하는 문제(num++관련)는 예전에도 나왔었는데 이것 또한 그때처럼 Interlocked 계열의 함수로 해결할 수 있다.

 

    class SpinLock
    {
        volatile int _locked = 0; // 락이 열리면 0, 잠기면 1
        public void Acquire()
        {
            while (true)
            {
                int original = Interlocked.Exchange(ref _locked, 1);
                if (original == 0)
                    break;
            }

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

Interlocked.Exchange가 인자로 정수형을 받기 때문에 _locked변수의 자료형도 정수형으로 바꿨다.

 

Compare-And-Swap

    class SpinLock
    {
        volatile int _locked = 0; // 락이 열리면 0, 잠기면 1
        public void Acquire()
        {
            while (true)
            {
                // CAS(Compare-And-Swap)
                int comparand = 0;
                int value = 1;
                if (Interlocked.CompareExchange(ref _locked, value, comparand) == comparand)
                    break;
            }

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

Interlockec.CompareExchange는

_locked와 comparand값을 비교하여 둘의 값이 일치하면 value값을 _locked값에 넣어주는 함수이다.