Как создавать lock-free структуры данных в C# на базе CAS и Thread.Volatile

Привет, Хабр!

В многозадачности блокировки в старом добром понимании начинают становиться узким местом. Когда мы пытаемся использовать обычные синхронизации типа lock, Monitor или Mutex, начинается одна большая проблема: каждый поток, который захватывает блокировку, становится бутылочным горлышком для других.

Допустим, несколько потоков работают с одним и тем же ресурсом, например, с коллекцией данных. Когда один поток захватывает блокировку, все остальные просто стоят в ожидании, пока он её отпустит. Процесс простой, но… можно остаться ждать вечно, и это начнет вызывать проблемы с производительностью, особенно если приложению нужно работать с огромным количеством потоков.

Вот тут и приходят на помощь lock-free структуры данных, которые позволяют нам обрабатывать данные в многозадачной среде без необходимости блокировать потоки. В их основе лежат атомарные операции, такие как CAS.