C# Interlocked 原子操作

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注解

方法

适用于

案例

 1：Add 对两个整数进行求和并用和替换第一个整数，上述操作作为一个原子操作完成

2：Exchange  Exchange(UInt32, UInt32)  以原子操作的形式，将 32 位无符号整数设置为指定的值并返回原始值。

参考文档：Interlocked 类 (System.Threading) | Microsoft Learn

我对Interlocked原子操作的理解是：如同一桌人喝一碗汤，汤碗里面有一个公用的勺子，不能多个人同时使这把公用的勺子舀汤，  当有人想喝汤时（或者服务员想要加汤时），就得先拿到勺子，其他人就没法喝汤（或者添汤）。只有喝汤的人（添汤的人）用完勺子放回汤碗后，其他人才能继续使用勺子喝汤（添汤）。

注解

此类的方法可帮助防止在以下情况下发生的错误：在以下情况下发生：计划程序在以下情况下切换上下文：当线程正在更新可被其他线程访问的变量时，或当两个线程同时在不同的处理器上执行时。 此类的成员不会引发异常。

Increment和 Decrement 方法递增或递减变量，并在单个操作中存储生成的值。 在大多数计算机上，递增变量不是原子操作，需要执行以下步骤：

1. 将实例变量中的值加载到寄存器中。

2. 递增或减小值。

3. 将值存储在实例变量中。

如果不使用 Increment 和，则在 Decrement 执行前两个步骤后，线程可以被抢占。 然后，另一个线程可以执行所有三个步骤。 当第一个线程继续执行时，它将覆盖实例变量中的值，并且由第二个线程执行的增量或减量的影响将丢失。

Add方法以原子方式将整数值添加到整数变量中，并返回变量的新值。

Exchange方法以原子方式交换指定变量的值。 CompareExchange方法组合了两个操作：比较两个值，并根据比较结果将第三个值存储在一个变量中。 比较和交换操作以原子操作的方式执行。

确保对共享变量的任何写入或读取访问都是原子的。 否则，数据可能已损坏，或者加载的值可能不正确。

方法

适用于

案例

1：Add 

对两个整数进行求和并用和替换第一个整数，上述操作作为一个原子操作完成

2：Exchange  

以原子操作的形式，将设置为指定的值并返回原始值（或者对象）。

 public class InterlockedExchange
    {
        //0 资源未被使用, 1 资源被占用.
        private static int usingResource = 0;
        //每个线程执行次数
        private const int numThreadIterations = 5;
        //线程数
        private const int numThreads = 10;

        public static void Main1()
        {
            Thread myThread;
            Random rnd = new Random();

            for (int i = 0; i < numThreads; i++)
            {
                myThread = new Thread(new ThreadStart(MyThreadProc));
                myThread.Name = String.Format($"Thread{i + 1}");

                //在开始下一个线程之前随机等待一段时间。
                Thread.Sleep(rnd.Next(0, 1000));
                myThread.Start();
            }
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            Console.WriteLine("主线程已执行完");
            Console.ResetColor();
        }

        private static void MyThreadProc()
        {
            while(true)
            {
                //如果任务 拿到资源执行
                if (UseResource()) break;

                //等待1秒再执行
                Thread.Sleep(1000);
            }
        }

        //A simple method that denies reentrancy.
        static bool UseResource()
        {
            //0 indicates that the method is not in use.
            if (0 == Interlocked.Exchange(ref usingResource, 1))
            {
                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 获得资源");

                //这里放 用于访问非线程安全的资源代码。

                //模仿 执行的任务，暂停500毫秒
                Thread.Sleep(500);

                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name} 释放资源");

                //Release the lock
                Interlocked.Exchange(ref usingResource, 0);
                return true;
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"   {Thread.CurrentThread.Name} 拿资源时，被拒绝");
                return false;
            }
        }
    }

执行结果