c# - 比较和交换作为非原子操作

Question

我有一个 book about programming in C#.有一个例子。让我复制并粘贴上下文。

...介绍了Interlocked的用法(此处省略)。

You can also use the CompareExchange method. This method first checks to see whether the expected value is there; if it is, it replaces it with another value.

Listing 1-41 shows what can go wrong when comparing and exchanging a value in a nonatomic operation.

LISTING 1-41 Compare and exchange as a nonatomic operation

class Program
{
    static int value = 1;
    static void Main(string[] args)
    {
        Task t1 = Task.Run(() =>
            {
                if(value==1)
                {
                    // Removing the following line will change the output
                    Thread.Sleep(1000);
                    value = 2;
                }
            });
        Task t2 = Task.Run(() =>
        {
            value = 3;
        });
        Task.WaitAll(t1, t2); // Displays 2
        Console.WriteLine(value);
    }
}

Task t1 starts running and sees that value is equal to 1. At the same time, t2 changes the value to 3 and then t1 changes it back to 2. To avoid this, you can use the following Interlocked statement:

Interlocked.CompareExchange(ref value, newValue, compareTo);

This makes sure that comparing the value and exchanging it for a new one is an atomic operation. This way, no other thread can change the value between comparing and exchanging it.

本书没有提供更多细节，仅在此结束本节。

我的问题是如何申请 Interlocked.CompareExchange(ref value, newValue, compareTo);到代码？

Answer 1

好吧，我猜他们的意思是替换非原子 block :

if(value==1)
{
    // Removing the following line will change the output
    Thread.Sleep(1000);
    value = 2;
}

和

Interlocked.CompareExchange(ref value, 2, 1);

编辑，Interlocked.CompareExchange 解决了什么问题？

两个任务 t1 和 t2 都改变了 value ，可能同时发生。

这里的代码序列是多线程代码中常见的反模式 - ABA problem :

if(someUnsynchronizedCondition)
{
    ... Other random code here
    doSomeActionDependentOnTheCheckedCondition();
}

这样做的问题是，检查的条件( if (value==1) )在执行相关操作时(在您的情况下为 value = 2;)不一定为真，因为其他线程可以更改此线程从 if 移动所需的时间相同。检查相关操作(显然，“其他随机代码”花费的时间越多，例如 2 秒 sleep ，风险就越大)。但始终存在风险，即使两者之间没有额外的代码(即，即使完全删除 Thread.Sleep，原始代码仍然容易出现 ABA)。

在本书的示例中，操作是改变条件中使用的相同变量，因此使用 Interlocked.CompareExchange 执行此操作的便捷方法- 对于 Intel 处理器，这转换为单个 lock cmpxchg [reg1], reg2 atomic instruction .

在更一般的意义上(即依赖操作不仅仅是更改检查变量)，您需要使用其他同步方式，例如 lock或 ReaderWriterLockSlim ，尤其是在读者多于作者的情况下。

Re: 最终结果

是的，代码现在总是显示 3，因为如果第一个 Task t1 首先执行，它会将值更改为 2，这将被第二个 Task 否决t2 将其设置为 3，但如果第二个任务首先运行(设置为 3)，则 t1 不会更新该值，因为它是 3，而不是 1。