引用赋值是原子，所以为什么Interlocked.Exchange（ref Object，Object）需要？

在我的多线程asmx web服务中，我有一个我自己的类型SystemData的类字段_allData，它由几个List<T>和Dictionary<T>组成，标记为volatile。系统数据（_allData）稍后刷新一次，我通过创建另一个名为newData的对象并使用新数据填充其数据结构。当它这样做我只是分配引用赋值是原子，所以为什么Interlocked.Exchange（ref Object，Object）需要？

private static volatile SystemData _allData 

public static bool LoadAllSystemData() 
{ 
    SystemData newData = new SystemData(); 
    /* fill newData with up-to-date data*/ 
    ... 
    _allData = newData. 
}

这应该工作，因为任务是原子，并且具有参考旧数据线程继续使用它，只是分配后剩下的有新的系统数据。然而，我的同事说，而不是使用volatile关键字和简单的assigment我应该使用InterLocked.Exchange，因为他说，在某些平台上，不保证参考分配是原子。另外：当我宣布the _allData字段volatile的

Interlocked.Exchange<SystemData>(ref _allData, newData);

产生警告“的挥发性字段的引用将不会被视为挥发性”我应该怎么看待这个？

来源

2010-02-03 char m

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这里有很多问题。考虑到他们一次一个：

引用分配是原子为什么Interlocked.Exchange（ref对象，对象）需要？

引用赋值是原子的。 Interlocked.Exchange不会仅执行引用分配。它读取变量的当前值，存储旧值，并将新值赋给变量，全部作为原子操作。

我的同事说在某些平台上不能保证参考指定是原子的。我的同事是否正确？

编号参考分配保证在所有.NET平台上都是原子的。

我的同事是从错误的前提推理。这是否意味着他们的结论是不正确的？

不一定。你的同事可能因为不好的原因给你提供很好的建议。也许你应该使用Interlocked.Exchange有其他一些原因。无锁编程是非常困难的，当你离开现场专家所熟知的行之有效的做法时，你就会脱离杂草并冒着最恶劣的竞争条件冒险。我既不是这个领域的专家，也不是你的代码的专家，所以我不能以这种或那种方式做出判断。

产生警告“对易失性字段的引用不会被视为易失性”我应该怎么看待这个问题？

你应该明白为什么这是一个普遍的问题。这将导致理解为什么警告在这种特殊情况下不重要。

编译器给出此警告的原因是因为将字段标记为易失性意味着“此字段将在多个线程上更新 - 不生成任何缓存该字段值的代码，并确保任何通过处理器缓存不一致性，该字段的读取或写入不会“及时向前和向后移动”。如果你没有详细了解volatile的含义以及它如何影响处理器缓存语义，那么你就不明白它是如何工作的，不应该使用volatile。无锁程序非常难以正确使用;确保你的程序是正确的，因为你明白它是如何工作的，而不是偶然的。）

现在假设你创建一个变量，它是一个volatile字段的别名，把裁判传给那个领域。在被调用方法内部，编译器没有任何理由知道引用需要具有易失性语义！编译器会高兴地为未能实现易失性字段规则的方法生成代码，但变量是易失性字段的。这可以彻底破坏你的无锁逻辑;假设总是一个易失性字段是总是用易失性语义访问。把它看作是挥发性的，而不是其他时候是没有意义的。你必须总是是一致的，否则你不能保证其他访问的一致性。

因此，当你这样做时编译器会发出警告，因为它可能会彻底搞乱你精心开发的无锁逻辑。

当然，Interlocked.Exchange 是写的期望一个易变的领域，并做正确的事情。该警告因此具有误导性。我非常后悔，我们应该做的是实现一些机制，通过这种机制，像Interlocked.Exchange这样的方法的作者可以在方法中声明一个属性，说“这个方法需要一个ref来强制变量上的volatile语义，所以禁止警告”。也许在未来版本的编译器中，我们应该这样做。

来源

2010-02-03 16:20:07

谢谢！最好的答案！ – 2010-02-05 16:30:50

从我所听到的Interlocked.Exchange也保证了内存屏障的创建。因此，如果您例如创建一个新对象，然后分配一些属性，然后将对象存储在另一个引用中而不使用Interlocked.Exchange，那么编译器可能会扰乱这些操作的顺序，从而导致访问第二个引用而不是线程 - 安全。那真的是吗？是否有意义使用Interlocked.Exchange是那种场景？ – Mike 2010-12-14 14:17:50

+10

@Mike：当谈到低锁多线程情况下可能出现的情况时，我和下一个人一样无知。答案可能因处理器而异。你应该向专家提出你的问题，或者如果它对你感兴趣，请阅读这个主题。乔·达菲的书和他的博客是开始的好地方。我的规则：不要使用多线程。如果你必须使用不可变的数据结构。如果你不能，使用锁。只有当你*必须*具有无锁的可变数据时，才应该考虑低锁技术。 – 2010-12-14 15:05:14

要么你的同事错了，要么他知道C＃语言规范没有的东西。

5.5 Atomicity of variable references：

“读取和以下数据类型的读写是原子：布尔，焦炭，字节，为sbyte，短，USHORT，UINT，INT，浮子，和引用类型”。

因此，您可以写入易失性参考，而没有获取损坏值的风险。

当然，您应该小心如何确定哪个线程应该获取新数据，从而最大限度地减少一次有多个线程执行此操作的风险。

来源

2010-02-03 13:32:42 Guffa

只要内存对齐正确， – zebrabox 2010-02-03 13:36:50

@guffa：是的，我也读过。这留下了原来的问题“引用赋值是原子的，为什么Interlocked.Exchange（ref Object，Object）需要？”没有答案 – 2010-02-03 13:43:07

@zebrabox：你是什么意思？当他们不是？你会怎么做？ – 2010-02-03 13:44:13

Interlocked.Exchange< T >

设置指定类型T为指定的值的变量，并返回原来的值，作为一个原子操作。

它改变并返回原始值，因为你只是想改变它而无用，正如Guffa所说，它已经是原子的了。

除非事件探查器证明它是应用程序中的瓶颈，否则应该考虑解锁，它更容易理解并证明代码是正确的。

来源

2010-02-03 13:40:48 Guillaume

Iterlocked.Exchange()不只是原子的，它也需要存储可见性照顾：

下同步功能使用适当的障碍，以保证内存排序：进入或离开关键部分

功能

信号同步对象的功能

等待功能
个
互锁功能

Synchronization and Multiprocessor Issues

这意味着，除了原子它可以确保：

对于线程调用它：
- 的指令没有重排序完成（通过编译器，运行时或硬件）。
所有线程：
- 没有读入内存发生之前这个指令会看到这个指令所做的更改。
- 此指令后的所有读取操作都将看到此指令所做的更改。
- 在该指令更改到达主存储器后（在完成时将该指令更改为主存储器并且不让硬件刷新它的开启时间），将在此指令后发生的所有写入内存。

来源

2016-12-29 15:12:27 selalerer

引用赋值是原子，所以为什么Interlocked.Exchange（ref Object，Object）需要？

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