c# - 对 Interlocked.Increment 和 Lock 的使用感到困惑

Question

我了解 Interlocked.Increment 和 lock() 的功能。但是我对何时使用其中一个感到困惑。据我所知，Interlocked.Increment 会增加共享的 int/long 值，而 lock() 是用来锁定代码区域的。

例如，如果我想更新字符串值，可以使用 lock():

lock(_object)
{
    sharedString = "Hi";
}

但是，这对于 Interlocked 类是不可能的。

• 为什么这不能通过 Interlocked 完成？
• 这些同步机制有什么区别？

Answer 1

Interlocked.Increment 和相关方法依靠硬件指令对单个 32 位或 64 位内存值执行同步修改，确保访问同一值的多个线程不会读取/写入陈旧数据。这是必要的，因为在硬件级别，处理器具有内存值的本地/总线副本(为了性能，通常称为总线内存或 cpu 缓存)。

lock(){} 对一段代码执行同步，而不是单个整数值。生成的代码不依赖硬件指令来同步对变量的访问，而是依赖操作系统同步原语(软件，而非硬件)来保护内存和代码执行。

此外，使用 lock() 会发出内存屏障，确保从多个 CPU 访问相同的变量会产生同步(非陈旧)数据。这在其他语言/平台中并非如此，必须显式执行内存屏障和防护。

对整数值使用 Interlocked 方法会更有效，因为硬件本身就支持执行必要的同步。但是此硬件支持仅存在于 __int32 和 __int64 等 native 积分中，因为硬件没有更高级别复杂类型的概念，因此 Interlocked 类型没有公开此类高级方法。因此，您不能使用 Interlocked 来同步 System.String 或任何 System.Object 派生类型的分配。

(如果您使用的是较低级别的语言，即使可以使用相同的硬件指令将指向字符串值的指针赋值，但事实是，在 .NET 中，字符串对象不表示为指针，因此它在任何“纯”.NET 语言中都是不可能的。我避免了这样一个事实，即您可以使用不安全的方法来解析指针并执行字符串值的互锁赋值，如果您真的想要的话，但我不这样做感觉这确实是您要问的问题，而且 Interlocked 不支持这一点，因为在引擎盖下需要进行 GC 固定，这可能比使用 lock().)

因此，对于“引用类型”的同步修改/分配，您需要使用同步原语(即 lock(){}、Monitor 等)。如果您需要同步的只是一个整数值(Int32、Int64)，那么使用 Interlocked 方法会更有效。如果要同步多个整数值，例如递增一个整数同时递减第二个整数，则使用 lock() 语句可能仍然有意义，其中两者都需要作为单个逻辑操作进行同步。