Sử dụng Interlocked.Exchange để cập nhật tài liệu tham khảo và Int32

Question

Được biết, tham chiếu mất 4 Byte bộ nhớ trong bộ xử lý 32 bit và 8 Byte - trong bộ xử lý 64 bit. Vì vậy, bộ vi xử lý đảm bảo rằng duy nhất đọc từ và ghi vào bộ nhớ trong gia số của kích thước từ tự nhiên của máy sẽ được thực hiện nguyên tử. Mặt khác có 2 phương pháp trong lớp đan cài:

public static int Exchange(
    ref int location1, 
    int value 
) 

và

public static T Exchange<T>(
    ref T location1, 
    T value 
) 
where T : class 

Vì vậy, câu hỏi là tại sao Interlocked.Exchange là cần thiết cho Int32 và với nhiều loại tài liệu tham khảo? Nó có thể được thực hiện một cách an toàn bằng cách sử dụng nhiệm vụ đơn giản vì nó là nguyên tử?

Answer 1

Nó không chỉ là về nguyên tử. Nó cũng là về khả năng hiển thị bộ nhớ. Biến có thể được lưu trữ trong bộ nhớ chính hoặc trong bộ nhớ cache CPU. Nếu biến chỉ được lưu trữ trong bộ nhớ cache CPU, nó sẽ không được hiển thị cho các luồng chạy trên CPU khác nhau. Hãy xem xét ví dụ sau:

public class Test { 
    private Int32 i = 5; 

    public void ChangeUsingAssignment() { 
     i = 10; 
    } 

    public void ChangeUsingInterlocked() { 
     Interlocked.Exchange(ref i, 10); 
    } 

    public Int32 Read() { 
     return Interlocked.CompareExchange(ref i, 0, 0); 
    } 
} 

Bây giờ nếu bạn gọi 'ChangeUsingAssignment' trên một thread và 'Đọc' trên thread khác giá trị trả về có thể là 5, không phải 10. Nhưng nếu bạn gọi ChangeUsingInterlocked, 'Đọc' sẽ trả lại 10 như mong đợi.

----------   ------------   ------------------- 
| CPU 1 | --> | CACHE 1 | --> |     | 
----------   ------------  |     | 
             |  RAM  | 
----------   ------------  |     | 
| CPU 2 | --> | CACHE 2 | --> |     | 
----------   ------------   ------------------- 

Trong biểu đồ ở trên phương pháp 'ChangeUsingAssignement' có thể dẫn đến giá trị 10 bị 'kẹt' trong CACHE 2 và không chuyển sang RAM. Khi CPU 1 sau đó cố gắng đọc nó, nó sẽ nhận được giá trị từ RAM khi nó vẫn còn 5. Sử dụng Interlocked thay vì ghi bình thường sẽ đảm bảo rằng giá trị 10 được tất cả các cách để RAM.

Answer 2

Trao đổi giá trị bộ nhớ và nội dung của thanh ghi CPU nói chung không phải là nguyên tử. Cả hai bạn cần phải đọc và viết vị trí bộ nhớ. Hơn nữa, các phương thức Interlocked đảm bảo rằng hoạt động này là nguyên tử ngay cả trên các máy tính đa lõi trong đó mỗi lõi có bộ nhớ cache riêng và có khả năng xem riêng bộ nhớ chính của nó.

Answer 3

Interlocked.Exchange có giá trị trả về, cho phép bạn biết giá trị bạn vừa thay thế. Đó là sự kết hợp của việc thiết lập một giá trị mới và có được giá trị cũ mà các phương pháp này đạt được.

Answer 4

Interlock.Exchange trả lại giá trị gốc khi thực hiện thao tác nguyên tử. Toàn bộ vấn đề là cung cấp một cơ chế khóa. Vì vậy, nó thực sự là hai hoạt động: đọc giá trị ban đầu và đặt giá trị mới. Hai cái đó không phải là nguyên tử.