c# - 如何使用内存屏障？安全 Atomicity 操作的方法？

Question

虽然我在学习threading memory barrier (fences) 好像真的不太好理解，在我这里我想让employee 10 threads同时增加一个Int32数:x每次 (x++) 重复 100 次，将得到结果 10 * 100 = 1000。

所以这实际上是一个原子性问题，据我所知，目前有多种方法可以实现这一点 - 仅限于并发方式:

1. 互锁.增量
2. 独占锁(lock、monitor、Mutex、Semaphore等)
3. ReadWriteLockSlim

If there are more better ways please kindly guide me, I tried to use a volatile read/write but failed:

for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    Thread.VolatileRead(ref x);
    Thread.VolatileWrite(ref x, x + 1);
}

我的调查代码整理如下:

private const int MaxThraedCount = 10;
private Thread[] m_Workers = new Thread[MaxThraedCount];
private volatile int m_Counter = 0;
private Int32 x = 0;

protected void btn_DoWork_Click(object sender, EventArgs e)
{
    for (int i = 0; i < MaxThraedCount; i++)
    {
        m_Workers[i] = new Thread(IncreaseNumber) { Name = "Thread " + (i + 1) };
        m_Workers[i].Start();
    }
}

void IncreaseNumber()
{
    try
    {
        for (int i = 0; i < 10000; i++)
            Interlocked.Increment(ref x);

        // Increases Counter and decides whether or not sets the finish signal
        m_Counter++;
        if (m_Counter == MaxThraedCount)
        {
            // Print finish information on UI
            m_Counter = 0;
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        throw;
    }
}

我的问题是:如何使用Memory Barrier 来替换Interlocked，因为“All of Interlocked’s methods generate a full fence.”，我尝试如下修改增加循环但失败了，我不明白为什么。 ..

for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    Thread.MemoryBarrier();
    x++;
    Thread.MemoryBarrier();
}

Answer 1

内存屏障只是防止内存操作从屏障的一侧移动到另一侧。你的问题是这样的:

1. 线程 A 读取 X 的值。
2. 线程 B 读取 X 的值。
3. 线程 A 将其读取的值加一。
4. 线程 B 将其读取的值加一。
5. 线程 A 写回它计算的值。
6. 线程 B 写回它计算的值。

糟糕，两个增量只增加了一个。内存屏障不是原子操作，也不是锁。它们只是强制执行顺序，而不是原子性。

不幸的是，x86 架构不提供任何不包含完整栅栏的原子操作。就是这样。从好的方面来说，完整的围栏得到了极大的优化。 (例如，它永远不会锁定任何总线。)