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  • .NET基础扩展系列事件的实现原理

    CLR VIA C#这本书中, 写到了事件的实现原理, CLR是使用委托字段来实现事件的:

    // 1. A PRIVATE delegate field that is initialized to null 
    static EventHandler<EventArgs> NewMail = null;
    
    // 2. A PUBLIC add_Xxx method (where Xxx is the Event name) 
    // Allows methods to register interest in the event. 
    static void add_NewMail(EventHandler<EventArgs> value)
    {
        // The loop and the call to CompareExchange is all just a fancy way 
        // of adding a delegate to the event in a thread-safe way 
        EventHandler<EventArgs> prevHandler;
        EventHandler<EventArgs> tmp = NewMail;
        do
        {
            prevHandler = tmp;
            EventHandler<EventArgs> newHandler = (EventHandler<EventArgs>)Delegate.Combine(prevHandler, value); 
            tmp = Interlocked.CompareExchange<EventHandler<EventArgs>>(ref NewMail, newHandler, prevHandler);
        } while (tmp != prevHandler);
    }
    
    
    // 3. A PUBLIC remove_Xxx method (where Xxx is the Event name) 
    // Allows methods to unregister interest in the event. 
    public void remove_NewMail(EventHandler<EventArgs> value)
    {
        // The loop and the call to CompareExchange is all just a fancy way 
        // of removing a delegate from the event in a thread-safe way 
        EventHandler<EventArgs> prevHandler; 
        EventHandler<EventArgs> tmp = NewMail;
        do
        {
            prevHandler = tmp;
            EventHandler<EventArgs> newHandler = (EventHandler<EventArgs>)Delegate.Remove(prevHandler, value);
            tmp= Interlocked.CompareExchange<EventHandler<EventArgs>>(ref NewMail, newHandler, prevHandler);
        } while (tmp!= prevHandler);
    }

    但是里面tmp = Interlocked.CompareExchange<EventHandler<EventArgs>>(ref NewMail, newHandler, prevHandler);

    这一句是用于赋值的, 为什么不采用Interlocked.Exchange方法直接赋值呢? 而要采取这么迂回的方式, 使用CompareExchange和(newMail != prevHandler)来组合判断. 

    在单线程的情况下, 这两种情况的效果是一样的. 

    而在用多线程并发的情况下, 就会发现为什么只能用CompareExchange.

    假设有两个线程A和B, 同时在添加实现响应函数, 也就是调用add_NewMail函数. 

    假设事件NewMail初始化时没有时间响应函数, A需要添加一个FunctionA响应函数, B需要添加一个FunctionB函数.

    第一步:线程A先开始执行,执行完下面这一句后, 停止执行:EventHandler<EventArgs> newHandler =(EventHandler<EventArgs>)Delegate.Combine(prevHandler, value); 

      此时的NewMail 为null, newHandler 为FunctionA. 线程A停止.

    第二步:线程B开始执行,将整个函数执行完, 

      此时NewMail 为FunctionB

    第三步:线程A继续执行, 会执行这一句: tmp = Interlocked.CompareExchange<EventHandler<EventArgs>>(ref NewMail, newHandler, prevHandler);

    由于此时NewMail =FunctionB , 所以tmp 会=FunctionB ,

    但由于prevHandler= FunctionA, 所以NewMail!=prevHandler, 所以NewMail保持值不变. 

    往下执行while (tmp != prevHandler)的判断, 就会发现tmp!=prevHandler, 就会继续循环, 直到NewMail 和prevHandler 值一样了,才会退出循环.

    这样看就比较清楚, 为什么不能用Exchange了, 如果使用Exchange,那么在第三步的时候, 就会直接执行赋值, 将NewMail设置为FunctionA,那么FucntionB就不会出现在时间相应函数的委托链表中.

    为什么CompareExchange, 就可以呢?

    其实是用CompareExchange去验证线程并发控制的一个最根本的原则: 如果一个操作要被看做是不可打断的, 那么从开始到完成的真个环节中, 操作的环境不能改变. 

    我们随使用CompareExchange, 就可以验证NewMail 是不是我们最开始操作时候的prevHandler, 如果不是, 说明操作的基本环境已经改变, 这次操作就是无效的. 

    这种方式, 可以在不适用lock的情况下, 实现并发控制, 相当精妙. 

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