Interlocked.Exchange澄清

Question

我有一些简单（希望）的问题，我一直无法找到答案 -

假设我有多个线程可以访问的对象a，b。

Interlocked.Exchange(ref a, b)

如果'b'不是易变的，这个操作会不会这样处理？ 即它会从内存中获取此变量的最新值吗？ 如果是这样，那写入是'原子'吗？ 据我所知，Interlocked.Exchange的主要目的是使用新写入将原来的'a'值作为原子操作。 但我的主要困惑在于'b'实际写入'a'的价值。

我的第二个问题与本文中的引用有关：

http://igoro.com/archive/volatile-keyword-in-c-memory-model-explained/

“一个有趣的观点是C＃中的所有写操作都是根据本文和此处记录的内存模型进行的，并且也可能是这样实现的.C＃语言的ECMA规范实际上定义了一个较弱的模型，其中写入默认情况下不是易失性的“。

这是真的？ 如果是这样，如果不关心'a'的先前值，是否有Interlocked.Exchange的目的？ （与我的第一个例子有关）。 我没有在StackOverflow上看到任何关于每个写入易失性的文章或评论。 但是，我知道写入是原子的。

编辑：如果我的第一个问题的答案是“b”不被视为易失性，而我的第二个问题的答案是写入确实是不稳定的，那么跟进就是，什么时候是联锁的。如果我们不这样做，则有用关心'a'的先前价值？

Answer 1

传递给Exchange的变量（或传递给任何方法的任何volatile变量）在传递时不会保留“volatile”...实际上不需要它是volatile （在方法调用期间）因为唯一的volatile确保编译器不优化变量的使用（这通常意味着优化写入寄存器，因此值只能由单个处理器“看到”）。 在x86 / x64以外的处理器上，这有时意味着保证获取或释放语义的指令。 .NET不使用寄存器进行参数传递，因此volatile不会影响传递的参数的“波动性”。 由于内存模型的可见性保证，它必须始终从内存中获取最新值

RE问题2：引用是“真实的”，取决于字段的声明，有可见性保证wrt字段; 但是没有“volatile”字段访问可以在某些使用阶段被优化到寄存器中，可能隐藏来自其他处理器的某些写入。

Interlocked交换使非原子的操作看起来是原子的。 交换本质上类似于：

var x = someVariable;
someVariable = y;

无论someVariable的类型如何，这都不可能是原子的。 Exchange使此操作成为原子。 这也是非原子类型的原子，如double ， long （32位）等。

Exchange使用这个原子的部分原因是使用内存栅栏 - 这使得写入可见而不是重新排序，并且在内存栅栏之后的指令序列中读取相同的内存地址。

如果您不关心“a”的先前值，为什么要使用Exchange ？ 如果你不关心实际的“交换”，那么VolatileWrite似乎更合适。

或者，如果不需要“交换”，您可以编写线程安全代码来模拟“A = B”，如下所示：

Thread.MemoryBarrier();
A=B;

FWIW， Interlocked部分模拟了某些处理器中的比较和交换（CAS）指令。 这些指令允许您在一条指令中执行这两项操作（使其成为原子）。 如果没有像Interlocked这样的东西，编译器可能很难推断出应该使用这些CAS指令之一。 此外， Interlocked在不支持这些CAS指令的处理器上提供原子使用（以及其他可能非原子指令，如inc和dec - 可能并非在所有处理器上都可用）

Answer 2

如果'b'不是易变的，这个操作会不会这样处理？

当b是共享变量时，我认为你不应该使用它。 这样就消除了整个问题。 但Exchange总会使用Memorybarrier，所以答案可能是肯定的。

何时是interlocked.exhange有用，如果我们不关心'a'的先前值？

double的重载非常有用，因为写入double不是原子的。 32位系统上的Int64也是如此。

但是对于原子类型的Exchange()重载，用例不太清楚。 我认为大多数算法都支持CompareExcange() 。

所以考虑一下原子Write（）。

Answer 3

如果'b'不是易变的，这个操作会不会这样处理？

是的，因为根据这个来源 ， Interlocked类的所有方法都会生成隐式内存栅栏。