Interlocked.Exchange澄清

Question

我有一些簡單（希望）的問題，我一直無法找到答案 -

假設我有多個線程可以訪問的對象a，b。

Interlocked.Exchange(ref a, b)

如果'b'不是易變的，這個操作會不會這樣處理？ 即它會從內存中獲取此變量的最新值嗎？ 如果是這樣，那寫入是'原子'嗎？ 據我所知，Interlocked.Exchange的主要目的是使用新寫入將原來的'a'值作為原子操作。 但我的主要困惑在於'b'實際寫入'a'的價值。

我的第二個問題與本文中的引用有關：

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

“一個有趣的觀點是C＃中的所有寫操作都是根據本文和此處記錄的內存模型進行的，並且也可能是這樣實現的.C＃語言的ECMA規范實際上定義了一個較弱的模型，其中寫入默認情況下不是易失性的“。

這是真的？ 如果是這樣，如果不關心'a'的先前值，是否有Interlocked.Exchange的目的？ （與我的第一個例子有關）。 我沒有在StackOverflow上看到任何關於每個寫入易失性的文章或評論。 但是，我知道寫入是原子的。

編輯：如果我的第一個問題的答案是“b”不被視為易失性，而我的第二個問題的答案是寫入確實是不穩定的，那么跟進就是，什么時候是聯鎖的。如果我們不這樣做，則有用關心'a'的先前價值？

Answer 1

傳遞給Exchange的變量（或傳遞給任何方法的任何volatile變量）在傳遞時不會保留“volatile”...實際上不需要它是volatile （在方法調用期間）因為唯一的volatile確保編譯器不優化變量的使用（這通常意味着優化寫入寄存器，因此值只能由單個處理器“看到”）。 在x86 / x64以外的處理器上，這有時意味着保證獲取或釋放語義的指令。 .NET不使用寄存器進行參數傳遞，因此volatile不會影響傳遞的參數的“波動性”。 由於內存模型的可見性保證，它必須始終從內存中獲取最新值

RE問題2：引用是“真實的”，取決於字段的聲明，有可見性保證wrt字段; 但是沒有“volatile”字段訪問可以在某些使用階段被優化到寄存器中，可能隱藏來自其他處理器的某些寫入。

Interlocked交換使非原子的操作看起來是原子的。 交換本質上類似於：

var x = someVariable;
someVariable = y;

無論someVariable的類型如何，這都不可能是原子的。 Exchange使此操作成為原子。 這也是非原子類型的原子，如double ， long （32位）等。

Exchange使用這個原子的部分原因是使用內存柵欄 - 這使得寫入可見而不是重新排序，並且在內存柵欄之后的指令序列中讀取相同的內存地址。

如果您不關心“a”的先前值，為什么要使用Exchange ？ 如果你不關心實際的“交換”，那么VolatileWrite似乎更合適。

或者，如果不需要“交換”，您可以編寫線程安全代碼來模擬“A = B”，如下所示：

Thread.MemoryBarrier();
A=B;

FWIW， Interlocked部分模擬了某些處理器中的比較和交換（CAS）指令。 這些指令允許您在一條指令中執行這兩項操作（使其成為原子）。 如果沒有像Interlocked這樣的東西，編譯器可能很難推斷出應該使用這些CAS指令之一。 此外， Interlocked在不支持這些CAS指令的處理器上提供原子使用（以及其他可能非原子指令，如inc和dec - 可能並非在所有處理器上都可用）

Answer 2

如果'b'不是易變的，這個操作會不會這樣處理？

當b是共享變量時，我認為你不應該使用它。 這樣就消除了整個問題。 但Exchange總會使用Memorybarrier，所以答案可能是肯定的。

何時是interlocked.exhange有用，如果我們不關心'a'的先前值？

double的重載非常有用，因為寫入double不是原子的。 32位系統上的Int64也是如此。

但是對於原子類型的Exchange()重載，用例不太清楚。 我認為大多數算法都支持CompareExcange() 。

所以考慮一下原子Write（）。

Answer 3

如果'b'不是易變的，這個操作會不會這樣處理？

是的，因為根據這個來源 ， Interlocked類的所有方法都會生成隱式內存柵欄。