c# - 互锁类 : read before write race condition problem

Question

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace InterlockedLearning
{
    class Program
    {
        static int sharedVariable = 0;

        static void Main()
        {
            Parallel.For(0, 1000000, Func1);
            Console.WriteLine("Thread{0} sharedVariable: {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, sharedVariable);
            Console.Read();
        }

        public static void Func1(int val)
        {
            int i = Interlocked.CompareExchange(ref sharedVariable, 0, 0);
            if (i < 500000)
            {
                Interlocked.Increment(ref sharedVariable);
            }
        }
}

我正在研究如何修改上面的代码，以便竞争条件问题不再发生。

上面的代码结果应该是500000，但是如果运行多次，代码最终的结果是500001。我认为可能是检查条件造成的。

我知道简单地使用锁就可以解决这个问题，但我想知道是否有任何非阻塞风格的方法可以解决这个问题。

Answer 1

使用 CompareExchange 更新字段的一般模式 is (from MSDN) :

int initialValue, computedValue;
do {
    // Save the current running total in a local variable.
    initialValue = totalValue;

    // Add the new value to the running total.
    computedValue = initialValue + addend;

    // CompareExchange compares totalValue to initialValue. If
    // they are not equal, then another thread has updated the
    // running total since this loop started. CompareExchange
    // does not update totalValue. CompareExchange returns the
    // contents of totalValue, which do not equal initialValue,
    // so the loop executes again.
} while (initialValue != Interlocked.CompareExchange(ref totalValue, computedValue, initialValue));

根据您的场景进行调整:

int initialValue, computedValue;
do
{
    initialValue = sharedVariable;
    if (initialValue >= 500000)
    {
        break;
    }
    computedValue = initialValue + 1;
} while (initialValue != Interlocked.CompareExchange(ref sharedVariable, computedValue, initialValue));

这说:

• 读取字段的当前值。
• 如果当前值 >= 500000，我们就完成了。
• 加 1 计算新值
• 如果该字段自读取以来未发生更改，请将其更新为新的计算值。如果 self 们阅读后它发生了变化，则存在一场竞赛，我们需要重试。

有可能发生竞争，我们读取 sharedVariable，然后其他人递增它，然后我们与 500000 进行比较，但这没关系。如果在其他人增加它之前它是 >= 500000，那么在他们增加它之后它也将是 >= 500000。