Monitor.Pulse 和 Monitor.Wait 之间的争用条件

Question

下面是说明该问题的最小代码：

StringBuilder input = new StringBuilder();
void ToUpper()
{
    lock (input)
    {
        while (true)
        {
            Monitor.Wait(input);
            Console.WriteLine(input.ToString().ToUpper());
        }
    }
}
public void Run()
{
    new Thread(ToUpper) { IsBackground = true }.Start();
    // "Avoid" the initial race
    Thread.Sleep(100);
    while (true) 
    {
        lock (input)
        {
            input.Clear();
            input.Append(Console.ReadLine());
            Monitor.Pulse(input);
        }
        // Thread.Sleep(1);
    }
}

忽略众所周知的初始竞争条件，我对Pulse和Wait的行为感到惊讶。

这是我所期望的：

• "ToUpper"线程调用 Wait => 它被推入监视器的等待队列
• 主线程调用 Pulse => "ToUpper"线程从等待队列"移动"到就绪队列以立即获取锁
• 主线程在退出 lock 语句作用域时退出监视器
• "ToUpper"线程获取锁并处理输入，同时主线程再次注册锁的所有权

但是两次中有一次，"ToUpper"线程不处理输入，而是主线程立即执行其处理。

以下是我的假设：

• Pulse不会立即"移动"ToUpper"线程，因此就绪队列保持为空
• 主线程释放锁，循环，再次需要锁
• 由于就绪队列中没有其他人，因此它拥有所有权
• 有时稍后执行提升"ToUpper"线程的请求，并最终将其推送到就绪队列中
• 主线程无Pulse第二次并释放锁
• 它循环，尝试重新获取锁，但"ToUpper"线程已经存在
• 这次"ToUpper"线程获取锁并处理输入
• 一旦完成，它再次休眠等待下一个信号
• 主线程获取锁

为了检查这个假设，我通过添加 Thread.Sleep(1) => 在这种情况下，一切都"按预期工作"，迫使主线程不那么急切并让另一个线程工作。

因此，这一切都归结为Pulse的行为，这些行为可能不会立即将线程从等待队列推送到就绪队列。

问题真的来自这场可能的比赛还是我错过了另一个微妙之处？

Answer 1

你关于添加Thread.Sleep(1)的评论确实是答案。Pulse 方法不保证等待对象的任何内容 - 它只是释放到就绪队列，从该队列作为普通线程继续。对Pulse的调用没有任何痕迹。因此，在调用Pulse后，应用程序的行为与普通的双线程应用程序一样，并且就绪队列中有两个线程 - ToUpper线程和Run线程。因此，如果没有Thread.Sleep(1)，Run线程首先获得锁可能会发生（如果没有它，我猜也有可能，只是可能性较小）。

我提供的第二个链接中的另一个重要评论：

Monitor.Pulse 的一个重要特性是它异步执行，这意味着它本身不会以任何方式阻塞或暂停。

对于这种情况，AutoResetEvent类似乎更合适。此外，在第二个链接中，您可以找到具有Wait和Pulse的生产者-消费者方案的示例。