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C#使用Interlocked进行原子操作

火币pro官网下载 2022年11月04日 09:19 116 Connor

什么是原子操作？

原子（atom）本意是“不能被进一步分割的最小粒子”，而原子操作（atomic operation）意为”不可被中断的一个或一系列操作” 。在C#中有多个线程同时对某个变量进行操作的时候，我们应该使用原子操作，防止多线程取到的值不是最新的值。

例如： int result = 0 ;

多线程 A 正在执行 result ( 0 )+ 1

多线程 B 同时执行 result ( 0 )+ 1

那么最终 result 的结果是 1 还是 2 呢，这个就很难说了。如果在CPU中2个线程同时计算，那么得到的结果则是 1 ，显然这个结果不是我们想要的。当然你可以使用 lock 锁来保障多线程执行的唯一性，但是它的性能远远不及原子操作的方式。

使用Interlocked进行原子操作：

使用.NET提供的 Interlocked 类可以对一些数据进行原子操作，看起来似乎跟 lock 锁一样，但它并不是 lock 锁，它的原子操作是基于CPU本身的，非阻塞的，所以要比 lock 的效率高。

下面使用C#代码进行演示了原子操作：

classProgram

//全局变量

privatestaticint_result;

//Main方法staticvoidMain( string[] args ) {//运行后按住Enter键数秒，对比使用Interlocked.Increment(ref _result);与 _result++;的不同while( true) {Task[] _tasks = newTask[ 100]; inti = 0;

for(i = 0; i < _tasks.Length; i++) {_tasks[i] = Task.Factory.StartNew((num) =>{vartaskid = ( int)num; Work(taskid);}, i);}

Task.WaitAll(_tasks);Console.WriteLine(_result);

Console.ReadKey;}}

//线程调用方法privatestaticvoidWork( intTaskID ) {for( inti = 0; i < 10; i++) {//_result++;Interlocked.Increment( ref_result); }}}

以上代码运行分别注释最后两行代码 _result++; 与 Interlocked.Increment(ref _result); 的其中一行再运行，运行后按住Enter键不放后运行数秒，即可看出区别两者的区别。

至此，就体现出了 Interlocked 的作用。

关于原子操作的其他说明：在32位CPU执行赋值指令，数据传输最大宽度4个字节。所以只要在4个字节以下读写操作的，32位CPU都是原子操作。所以 bool 、 int 这些类型的操作本身就是原子操作。而 Interlocked 提供的原子操作方法则是底层进行了功能性CPU指令封装来完成的。

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