.net - Interlocked.Read/Interlocked.Exchange 在 Mono 上比 .NET 慢很多吗？

Question

很抱歉问了这么长的问题，但是有 Jon Skeet 的引用资料，所以对某些人来说可能是值得的。

简而言之:
Interlocked.Read/Interlocked.Exchange 在 Mono 框架中运行时的执行速度似乎比 Mono 框架慢得多在 .NET 框架中运行时。我很想知道为什么。

长:
我想要 32 位平台的线程安全 double ，所以我制作了这个结构:

public interface IThreadSafeDouble
{
    double Value { get; set; }
}

public struct LockedThreadSafeDouble : IThreadSafeDouble
{
    private readonly object Locker;
    private double _Value;

    public double Value
    {
        get { lock (Locker) return _Value; }
        set { lock (Locker) _Value = value; }
    }

    public LockedThreadSafeDouble(object init)
        : this()
    {
        Locker = new object();
    }
}

然后我阅读了 Jon Skeet 对 this question 的回答，所以我做了这个结构:

public struct InterlockedThreadSafeDouble : IThreadSafeDouble
{
    private long _Value;

    public double Value
    {
        get { return BitConverter.Int64BitsToDouble(Interlocked.Read(ref _Value)); }
        set { Interlocked.Exchange(ref _Value, BitConverter.DoubleToInt64Bits(value)); }
    }
}

然后我写了这个测试:

    private static TimeSpan ThreadSafeDoubleTest2(IThreadSafeDouble dbl)
    {
        var incrementTarg = 10000000;
        var sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        for (var i = 0; i < incrementTarg; i++, dbl.Value++);
        sw.Stop();
        return sw.Elapsed;
    }

    private static void ThreadSafeTest()
    {
        var interlockedDbl = new InterlockedThreadSafeDouble();
        var interlockedTim = ThreadSafeDoubleTest2(interlockedDbl);

        var lockedDbl = new LockedThreadSafeDouble(true);
        var lockedTim = ThreadSafeDoubleTest2(lockedDbl);

        System.Console.WriteLine("Interlocked Time: " + interlockedTim);
        System.Console.WriteLine("Locked Time:      " + lockedTim);
    }       

    public static void Main(string[] args)
    {
        for (var i = 0; i < 5; i++)
        {
            System.Console.WriteLine("Test #" + (i + 1));
            ThreadSafeTest();
        }
        System.Console.WriteLine("Done testing.");
        System.Console.ReadLine();
    }

我使用 .NET 框架得到了这个结果:

这个结果使用了 Mono 框架:

我在同一台机器 (Windows XP) 上多次运行这两个测试，结果是一致的。我很想知道为什么 Interlocked.Read/Interlocked.Exchange 在 Mono 框架上的执行速度似乎慢得多。

更新:

我编写了以下更简单的测试:

long val = 1;
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (var i = 0; i < 100000000; i++) {
    Interlocked.Exchange(ref val, 2);
    // Interlocked.Read(ref val);
}
sw.Stop();
System.Console.WriteLine("Time: " + sw.Elapsed);

对于 Exchange 和 Read，.NET 框架始终返回 ~2.5 秒。 Mono 框架返回 ~5.1 秒。

Answer 1

得出性能结论并非易事。在第一个示例中，long<->double 转换可能是重要因素。通过将所有 double 更改为长整数(并删除转换)，这些是我在 Windows 中使用 32 位单声道的时间:

Test #1
Interlocked Time: 00:00:01.2548628
Locked Time:      00:00:01.7281594
Test #2
Interlocked Time: 00:00:01.2466018
Locked Time:      00:00:01.7219013
Test #3
Interlocked Time: 00:00:01.2590181
Locked Time:      00:00:01.7443508
Test #4
Interlocked Time: 00:00:01.2575325
Locked Time:      00:00:01.7309012
Test #5
Interlocked Time: 00:00:01.2593490
Locked Time:      00:00:01.7528010
Done testing.

因此，Interlocked 实现并不是这里的最大因素。

但是你有第二个没有转化的例子。为什么会这样？我认为答案是循环展开，在 .NET JIT 编译器中做得更好。但这只是一个猜测。如果你想比较现实生活场景中的联锁性能，你有(至少)两个选择:

1. 在现实生活场景中比较它们。
2. 比较 JIT 编译器生成的机器代码，查看 Interlocked 的确切实现。

另请注意，上述实现提供的唯一保证是您不会观察到撕裂。例如，它不给你(通常需要的)保证如果两个线程递增值，总和将是正确的(即它会考虑所有递增)。