C#的并发机制优秀在哪？( 二 ) _C#

这里我们先来科普一下CPU之间的通信MESI协议的内容。我们知道现代的CPU都配备了高速缓存，按照多核高速缓存同步的MESI协议约定，每个缓存行都有四个状态，分别是E（exclusive）、M（modified）、S（shared）、I（invalid），其中：
M：代表该缓存行中的内容被修改，并且该缓存行只被缓存在该CPU中。这个状态代表缓存行的数据和内存中的数据不同。
E：代表该缓存行对应内存中的内容只被该CPU缓存，其他CPU没有缓存该缓存对应内存行中的内容。这个状态的缓存行中的数据与内存的数据一致。
I：代表该缓存行中的内容无效。
S:该状态意味着数据不止存在本地CPU缓存中，还存在其它CPU的缓存中。这个状态的数据和内存中的数据也是一致的。不过只要有CPU修改该缓存行都会使该行状态变成 I。
四种状态的状态转移图如下：

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我们上文也提到了，不同的线程是有大概率是运行在不同CPU核上的，在不同CPU操作同一块内存时，站在CPU0的角度上看，就是CPU1会不断发起remote write的操作，这会使该高速缓存的状态总是会在S和I之间进行状态迁移，而一旦状态变为I将耗费比较多的时间进行状态同步。

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因此我们可以基本得出 this.Invoke(new DeleteDelegate(DeleteFileHandler), new object[] { sender,e }); ;这行看似无关紧要的代码之后，无意中使files共享变量的维护操作，由多核多线程共同操作，变成了众多子线程向主线程通信，所有维护操作均由主线程进行，这也使最终的执行效率有所提高。
深度解读，为何要加两把锁
在当前使用通信替代共享内存的大潮之下，锁其实是最重要的设计。
我们看到在.Net的Invoke实现中，使用了两把锁lock (this) 与lock (threadCallbackList) 。
lock( this) { if(threadCallbackList == null) { threadCallbackList = newQueue; } } lock(threadCallbackList) { if(threadCallbackMessage == 0) { threadCallbackMessage = SafeNativeMethods.RegisterWindowMessage(Application.WindowMessagesVersion + "_ThreadCallbackMessage"); } threadCallbackList.Enqueue(tme); }在.NET当中lock关键字的基本可以理解为提供了一个近似于CAS的锁（Compare And Swap）。CAS的原理不断地把"期望值"和"实际值"进行比较，当它们相等时，说明持有锁的CPU已经释放了该锁，那么试图获取这把锁的CPU就会尝试将"new"的值(0)写入"p"（交换），以表明自己成为spinlock新的owner 。伪代码演示如下：
voidCAS( intp, intold, intnew) { if*p != old donothing else *p ← new }基于CAS的锁效率没问题，尤其是在没有多核竞争的情况CAS表现得尤其优秀，但CAS最大的问题就是不公平，因为如果有多个CPU同时在申请一把锁，那么刚刚释放锁的CPU极可能在下一轮的竞争中获取优势，再次获得这把锁，这样的结果就是一个CPU忙死，而其它CPU却很闲，我们很多时候诟病多核SOC“一核有难，八核围观”其实很多时候都是由这种不公平造成的。
为了解决CAS的不公平问题，业界大神们又引入了TAS（Test And Set Lock）机制，个人感觉还是把TAS中的T理解为Ticket更好记一些，TAS方案中维护了一个请求该锁的头尾索引值，由"head"和"tail"两个索引组成。
structlockStruct{ int32head; int32tail; };"head"代表请求队列的头部，"tail"代表请求队列的尾部，其初始值都为0 。
最一开始时，第一个申请的CPU发现该队列的tail值是0,那么这个CPU会直接获取这把锁，并会把tail值更新为1，并在释放该锁时将head值更新为1 。
在一般情况下当锁被持有的CPU释放时，该队列的head值会被加1，当其他CPU在试图获取这个锁时，锁的tail值获取到，然后把这个tail值加1，并存储在自己专属的寄存器当中，然后再把更新后的tail值更新到队列的tail当中。接下来就是不断地循环比较，判断该锁当前的"head"值，是否和自己存储在寄存器中的"tail"值相等，相等时则代表成功获得该锁。
TAS这类似于用户到政务大厅去办事时，首先要在叫号机取号，当工作人员广播叫到的号码与你手中的号码一致时，你就获取了办事柜台的所有权。
但是TAS却存在一定的效率问题，根据我们上文介绍的MESI协议，这个lock的头尾索引其实是在各个CPU之间共享的，因此tail和head频繁更新，还是会引发调整缓存不停的invalidate，这会极大的影响效率。