C# 原子操作 Interlocked

前言

焦虑与恐惧，往往是是因为想要的太多，但行动却太少。将目标放低，制定足以达到目标的计划，并付之于一步一个脚印的行动。当你确信你在前进的时候，自然就不会焦虑；当你的行动为你积累了足够多的正向改变的时候，自然就不会恐惧；当量变中迸发出那么一星星的质变时，你将变的自信。

足够强大，你才会自信。自信来源于强大的内心，强大的自己。

开始

Interlocked 提供了方法来实现原子操作，对于多线程共享的变量来说，原子操作保证了线程安全，保证了变量值的正确性。

让我们看一个简单的例子，在下面例子中，我们 new 了 10 个线程，并启动他们；他们各自循环10次调用 UseSharedValue 方法；在 UseSharedValue 方法中，我们执行了 threadSharedValue++ 的操作。由于 threadSharedValue 的初始值为0，所以当程序跑完后，我们对于 threadSharedValue 的期望值为100。

using System;
using System.Threading;namespace InterlockedExchange_Example
{class MyInterlockedExchangeExampleClass{private static int threadSharedValue = 0;//每个线程内，循环10次private const int numThreadIterations = 10;//线程数为10 private const int numThreads = 10;static void Main(){Thread myThread;for (int i = 0; i < numThreads; i++){myThread = new Thread(new ThreadStart(MyThreadProc));myThread.Start();}Console.Read();}private static void MyThreadProc(){for (int i = 0; i < numThreadIterations; i++){UseSharedValue();}}static void UseSharedValue(){Thread.Sleep(100);threadSharedValue++;Thread.Sleep(100);Console.WriteLine(threadSharedValue);}}
}

可以新建控制台程序，并将上面代码复制到 Program.cs 来覆盖原来代码，然后F5运行程序。得到 threadSharedValue 的最终结果可能是 95，也可能是97，很小几率会出现我们的期望值100.

于是我们想到了这可能是因为线程之间的互相干扰导致的。可能2个线程同时执行 threadSharedValue ++ 操作，假设 threadSharedValue 当前为10，则两个线程都判断它原始值为10， ++后值为11。这种情况每出现一次，我们最终得到的 threadSharedValue 的结果就比100少1. 所以在多次执行该程序后，得到的结果总是比100少一点。

为了解决这种问题，我们想到了使用线程锁，在一个线程访问 threadSharedValue 的值时，禁止另外的线程同时访问。 .net 准备了 System.Threading.Interlocked 类来实现原子操作，从而保证线程共享变量的线程安全。

在上面的例子中，将

        threadSharedValue++;

替换为

        Interlocked.Increment(ref threadSharedValue);

重新执行程序，发现 threadSharedValue 的最终值始终为 100.

Interlocked 常用方法有：

// 加1，原子操作，线程安全
Increment( ref Int32 ) ,
Increment( ref Int64 ) ,// 减1，原子操作，线程安全
Decrement( ref Int32),
Decrement( ref Int64),// 把第二个参数加到 ref 值上
Add ( ref Int32, Int32 ),
Add ( ref Int64, Int64 ),// 把第二个参数赋值给 ref 值
Exchange ( ref Int32, Int32 ),
Exchange ( ref Int64, Int64 ),

关于 Interlocked 的更多知识，可以查看官方提供的文档，本文末尾的参考文档中提供了链接地址。

参考文档

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.interlocked?view=netframework-4.8

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