原文鏈接:王旭博客 » C# 使用Interlocked進行原子操作
什麼是原子操作?
原子(atom)本意是“不能被進一步分割的最小粒子”,而原子操作(atomic operation)意為”不可被中斷的一個或一系列操作” 。在C#中有多個線程同時對某個變量進行操作的時候,我們應該使用原子操作,防止多線程取到的值不是最新的值。
例如:int result = 0;
多線程A正在執行 result(0)+1
多線程B同時執行 result(0)+1
那麼最終result的結果是1還是2呢,這個就很難說了。如果在CPU中2個線程同時計算,那麼得到的結果則是1,顯然這個結果不是我們想要的。當然你可以使用lock鎖來保障多線程執行的唯一性,但是它的性能遠遠不及原子操作的方式。
使用Interlocked進行原子操作:
使用.NET提供的Interlocked類可以對一些數據進行原子操作,看起來似乎跟lock鎖一樣,但它並不是lock鎖,它的原子操作是基於CPU本身的,非阻塞的,所以要比lock的效率高。
下面使用C#代碼進行演示了原子操作:
1 class Program
2 {
3 //全局變量
4 private static int _result;
5
6 //Main方法
7 static void Main(string[] args)
8 {
9 //運行後按住Enter鍵數秒,對比使用Interlocked.Increment(ref _result);與 _result++;的不同
10 while (true)
11 {
12 Task[] _tasks = new Task[100];
13 int i = 0;
14
15 for (i = 0; i < _tasks.Length; i++)
16 {
17 _tasks[i] = Task.Factory.StartNew((num) =>
18 {
19 var taskid = (int)num;
20 Work(taskid);
21 }, i);
22 }
23
24 Task.WaitAll(_tasks);
25 Console.WriteLine(_result);
26
27 Console.ReadKey();
28 }
29 }
30
31 //線程調用方法
32 private static void Work(int TaskID)
33 {
34 for (int i = 0; i < 10; i++)
35 {
36 //_result++;
37 Interlocked.Increment(ref _result);
38 }
39 }
40 }
以上代碼運行分別注釋最後兩行代碼_result++;與Interlocked.Increment(ref _result);的其中一行再運行,運行後按住Enter鍵不放運行數秒,即可看出區別兩者的區別。
至此,就體現出了Interlocked的作用,本文示例源碼下載:Interlocked_Sample.
關於原子操作的其他說明:在32位CPU執行賦值指令,數據傳輸最大寬度4個字節。所以只要在4個字節以下讀寫操作的,32位CPU都是原子操作。所以bool、int這些類型的操作本身就是原子操作。而Interlocked提供的原子操作方法則是底層進行了功能性CPU指令封裝來完成的。