.NET 4 Beta 1 支持用软件实现的内存事务

  • Abel Avram
  • 王瑜珩

2009 年 7 月 29 日

话题:.NET语言 & 开发架构

微软发布了.NET 4.0 Beta 1 的一个单独的新版本,其中包含了STM.NET,也就是Software Transactional Memory。通常我们使用基于锁的同步机制来控制对共享内存的访问,STM 则是锁之外的另一种选择。

微软将STM.NET定义为:

Software Transactional Memory(STM.NET)是一种可以高效隔离共享状态的机制。开发人员可以将一段代码标记为“原子”事务,并与其它并行运行的事务代码“隔离”开来。

内存事务(Transactional memory)在学术界被认为是一项有前途的技术,并且在当前利用多核硬件提高程序扩展性的大潮中,也做为一项受欢迎的技术被反复提及,其目的是使应用程 序开发人员可以利用 STM 的并发功能,将那些由专家开发的组件组合在一起,内存事务使这变得简单而安全。

STM 使用乐观并发机制来控制对共享内存的访问,在线程可以安全的修改共享数据前,不会一直阻塞线程,而是在线程访问共享数据时,将读写操作记录在日志 中。然后,它会检查是否有另一个线程正好在同一时刻访问共享数据。如果没有,这些改变将会被提交并永久生效;否则,事务将会被取消,所有的修改都将撤销。

STM.NET 使用 Atomic.Do() 将一段代码标记为一个事务:

Atomic.Do(()=> {

   <statememts>

});

STM 与锁机制一样会导致系统性能降低,这是因为它需要维护读写日志,而且提交时会花费额外的时间。一些人认为 STM 比锁更容易使用,因此在易用性上的优势足以抵消性能上的降低。在一项名为《事务编程真的容易么?》的研究中,来自奥斯丁德克萨斯大学的 Christopher J. Rossbach、Owen S. Hofmann 和 Emmett Witchel 比较了 STM 与锁的学习和开发过程:

一般来说,内存事务比简单的锁需要更多的开发时间,但少于细致的锁和条件同步。

……我们发现在更复杂的情况下,简单的锁和事务所用的时间要少于细致的锁。这体现了事务的初衷,在需要多个锁的情况下,减少编码、调试和锁顺序的复杂性。

这项研究总结道:

这证明了即使新手在理解事务方面可能存在困难,但事务编程比高性能的锁更安全。对学生的主观评测显示,他们认为事务内存比简单的锁要难一些,但是比细致的 锁和条件同步简单。然而在学生写的代码中,同步错误的比率呈现出戏剧化的结果。对于相似的编程问题,使用事务比使用锁更容易得到正确的结果。

系统配置需求:Visual Studio 2008,Windows Installer 3.1 以上, Internet Explorer 5.01 以上。目前 STM.NET 只支持 C#。

相关资源: NET 4.0 Beta 1 with STM.NET, STM Programming Guide, STM: Samples, Documentation, and Configuration files.

查看英文原文:.NET 4 Beta 1 Now Supports Software Transactional Memory

.NET语言 & 开发架构