简单的无锁秒表

Question

根据 MSDN，Stopwatch class 实例方法对于多线程访问不安全。这也可以通过检查各个方法来确认。

但是，由于我在代码中的几个地方只需要简单的 "time elapsed" 计时器，我想知道它是否仍然可以无锁地完成，使用类似的东西：

public class ElapsedTimer : IElapsedTimer
{
    /// Shared (static) stopwatch instance.
    static readonly Stopwatch _stopwatch = Stopwatch.StartNew();

    /// Stopwatch offset captured at last call to Reset
    long _lastResetTime;

    /// Each instance is immediately reset when created
    public ElapsedTimer()
    { 
        Reset();
    }

    /// Resets this instance.
    public void Reset()
    {
        Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, _stopwatch.ElapsedMilliseconds);
    }

    /// Seconds elapsed since last reset.
    public double SecondsElapsed
    {
        get
        {
             var resetTime = Interlocked.Read(ref _lastResetTime);
             return (_stopwatch.ElapsedMilliseconds - resetTime) / 1000.0;
        }
    }
}

因为 _stopwatch.ElapsedMilliseconds 基本上是对 QueryPerformanceCounter 的调用，我假设从多个线程调用是安全的？与常规 Stopwatch 的区别在于，此 class 基本上一直都是运行，因此我不需要保留任何附加状态（"running" 或 "stopped")，就像 Stopwatch 所做的那样。

（更新）

在@Scott 在下面的回答中提出建议后，我意识到 Stopwatch 提供了一个简单的静态 GetTimestamp 方法，returns 原始 QueryPerformanceCounter 打勾。也就是说，代码可以修改成这样，是线程安全的：

public class ElapsedTimer : IElapsedTimer
{
    static double Frequency = (double)Stopwatch.Frequency;

    /// Stopwatch offset for last reset
    long _lastResetTime;

    public ElapsedTimer()
    { 
        Reset();
    }

    /// Resets this instance.
    public void Reset()
    {
        // must keep in mind that GetTimestamp ticks are NOT DateTime ticks
        // (i.e. they must be divided by Stopwatch.Frequency to get seconds,
        // and Stopwatch.Frequency is hw dependent)
        Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, Stopwatch.GetTimestamp());
    }

    /// Seconds elapsed since last reset
    public double SecondsElapsed
    {
        get
        { 
            var resetTime = Interlocked.Read(ref _lastResetTime);
            return (Stopwatch.GetTimestamp() - resetTime) / Frequency; 
        }
    }
}

这段代码的思路，澄清一下，是：

有一种简单快速的方法来检查自某个 operation/event、
如果从多个线程调用，方法不应破坏状态，
必须对 OS 时钟变化不敏感（用户变化、NTP 同步、时区等）

我会像这样使用它：

private readonly ElapsedTimer _lastCommandReceiveTime = new ElapsedTimer();

// can be invoked by multiple threads (usually threadpool)
void Port_CommandReceived(Cmd command)
{
    _lastCommandReceiveTime.Reset();
}

// also can be run from multiple threads
void DoStuff()
{
    if (_lastCommandReceiveTime.SecondsElapsed > 10)
    {
        // must do something
    }
}

Answer 1

我建议创建 Stopwatch 的多个实例，并且只在同一个线程上读取它。

我不知道你的异步代码是什么样的，但在伪代码中我会这样做：

Stopwatch watch = Stopwatch.Startnew();
DoAsyncWork((err, result) =>
{
  Console.WriteLine("Time Elapsed:" + (watch.ElapsedMilliseconds / 1000.0));
  // process results...
});

或者：

public DoAsyncWork(callback) // called asynchronously
{
  Stopwatch watch = Stopwatch.Startnew();
  // do work
  var time = watch.ElapsedMilliseconds / 1000.0;
  callback(null, new { time: time });
}

第一个示例假定 DoAsyncWork 工作在不同的线程中完成工作，然后在完成时调用回调，编组回调用方线程。

第二个示例假定调用者正在处理线程，并且此函数自行完成所有计时，并将结果传递回调用者。

Answer 2

我建议的唯一更改是使用 Interlocked.Exchange(ref _lastResetTime, _stopwatch.ElapsedTicks); 而不是毫秒，因为如果您处于高性能模式，则可以从 QueryPerformanceCounter.

获得亚毫秒的结果

简单的无锁秒表

Simple lockless stopwatch

c#

atomic

stopwatch

lockless