Threading.Volatile.Read(Int64) 和 Threading.Interlocked.Read(Int64) 的区别？

Question

.NET 系统类System.Threading.Volatile和System.Threading.Interlocked的Read(Int64)方法有什么区别（如果有）？

具体来说，关于（a）原子性和（b）内存排序，它们各自的保证/行为是什么。

请注意，这是关于Volatile类，而不是volatile （小写）关键字。

---

MS 文档状态：

Volatile.Read 方法

读取字段的值。 在需要它的系统上，插入一个内存屏障，以防止处理器重新排序内存操作，如下所示：如果在代码中此方法之后出现读取或写入，则处理器无法在此方法之前移动它。

...

返回Int64

读取的值。 该值是计算机中任何处理器写入的最新值，与处理器数量或处理器缓存状态无关。

对比

Interlocked.Read(Int64) 方法

返回一个 64 位值，作为原子操作加载。

特别令人困惑的是， Volatile文档没有谈论原子性，而Interlocked文档没有谈论排序/内存障碍。

旁注：作为参考：我更熟悉C++ 原子 API ，其中原子操作也总是指定内存排序语义。

---

Pavel提供的问题链接（和传递链接）很好地解释了 volatile-as-in-memory-barrier 和 atomic-as-in-no-torn-reads 的差异/正交性，但它们没有解释这两个概念如何应用于这两个类。

• Volatile.Read是否对原子性做出任何保证？
• Interlocked.Read （或者，实际上，任何Interlocked函数）是否对内存顺序做出任何保证？

Answer 1

Interlocked.Read 转换为 CompareExchange 操作：

public static long Read(ref long location)
{
    return Interlocked.CompareExchange(ref location, 0, 0);
}

因此，它具有 CompareExchange 的所有优点：

• 全内存屏障
• 原子性

另一方面， Volatile.Read仅获取语义。 它可以帮助您确保读取操作的执行顺序，而无需任何原子性或新鲜度保证。

Answer 2

Volatile.Read(long)方法的文档没有提到任何关于原子性的内容，但源代码非常有启发性：

private struct VolatileIntPtr { public volatile IntPtr Value; }

[Intrinsic]
[NonVersionable]
public static long Read(ref long location) =>
#if TARGET_64BIT
    (long)Unsafe.As<long, VolatileIntPtr>(ref location).Value;
#else
    // On 32-bit machines, we use Interlocked, since an ordinary volatile read would not be atomic.
    Interlocked.CompareExchange(ref location, 0, 0);
#endif

• 在 32 位机器上， Volatile.Read方法间接调用Interlocked.CompareExchange ，就像Interlocked.Read一样（ 源代码），因此两者之间没有区别。 两种方法都会发出一个完整的栅栏。
• 在 64 位机器上，读取的原子性由 CPU 架构保证，因此会发出更便宜的半栅栏。

所以Volatile.Read似乎是整体上更可取的选择。 尽管文档不保证它的原子性，但如果它不是原子的，它的有用性将受到严重限制（如果有的话）。 您对可能被破坏的价值有什么用处？

注意： Intrinsic属性意味着被修饰方法的代码可能被 Jitter 替换/优化。 这可能有点令人担忧，因此请自行判断在多线程环境中使用Volatile.Read读取long值是否安全。