[轉載]C#使用Interlocked進行原子操作

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什麼是原子操作？

原子（atom）本意是“不能被進一步分割的最小粒子”，而原子操作（atomic operation）意為”不可被中斷的一個或一系列操作” 。在C#中有多個線程同時對某個變數進行操作的時候，我們應該使用原子操作，防止多線程取到的值不是最新的值。

例如：int result = 0;
多線程A正在執行 result(0)+1
多線程B同時執行 result(0)+1

那麼最終result的結果是1還是2呢，這個就很難說了。如果在CPU中2個線程同時計算，那麼得到的結果則是1，顯然這個結果不是我們想要的。當然你可以使用lock鎖來保障多線程執行的唯一性，但是它的性能遠遠不及原子操作的方式。

使用Interlocked進行原子操作：

使用.NET提供的Interlocked類可以對一些數據進行原子操作，看起來似乎跟lock鎖一樣，但它並不是lock鎖，它的原子操作是基於CPU本身的，非阻塞的，所以要比lock的效率高。

下麵使用C#代碼進行演示了原子操作：

 1 class Program
 2  {
 3      //全局變數
 4      private static int _result;
 5 
 6      //Main方法
 7      static void Main(string[] args)
 8      {
 9          //運行後按住Enter鍵數秒，對比使用Interlocked.Increment(ref _result);與 _result++;的不同
10       　　while (true)
11          {
12              Task[] _tasks = new Task[100];
13              int i = 0;
14 
15              for (i = 0; i < _tasks.Length; i++)
16              {
17                  _tasks[i] = Task.Factory.StartNew((num) =>
18                 {
19                     var taskid = (int)num;
20                     Work(taskid);
21                 }, i);
22              }
23 
24              Task.WaitAll(_tasks);
25              Console.WriteLine(_result);
26 
27              Console.ReadKey();
28          }
29      }
30 
31      //線程調用方法
32      private static void Work(int TaskID)
33      {
34          for (int i = 0; i < 10; i++)
35          {
36              //_result++;
37              Interlocked.Increment(ref _result);
38          }
39      }
40  }

以上代碼運行分別註釋最後兩行代碼_result++;與Interlocked.Increment(ref _result);的其中一行再運行，運行後按住Enter鍵不放運行數秒，即可看出區別兩者的區別。

至此，就體現出了Interlocked的作用，本文示例源碼下載：Interlocked_Sample.

關於原子操作的其他說明：在32位CPU執行賦值指令，數據傳輸最大寬度4個位元組。所以只要在4個位元組以下讀寫操作的，32位CPU都是原子操作。所以bool、int這些類型的操作本身就是原子操作。而Interlocked提供的原子操作方法則是底層進行了功能性CPU指令封裝來完成的。