具有易失性或锁定性的属性

Question

我有一个带有后备字段的属性，我想让它确保线程安全（获取和设置）。get 和 set 方法除了设置和返回没有逻辑。

我认为有两种方法可以将逻辑封装在属性 self（易失性和锁定）中。我对两者的理解是正确的还是我犯了任何错误？

下面是我的例子：

    public class ThreadSafeClass
    {
        // 1. Volatile Example:

        private volatile int _processState_1;
        public int ProcessState_1
        {
            get { return _processState_1; }
            set { _processState_1 = value; }
        }

        // 2. Locking Example:

        private readonly object _processState_2Lock = new object();
        private int _processState_2;
        public int ProcessState_2
        {
            get
            {
                lock (_processState_2Lock)
                {
                    return _processState_2;
                }
            }
            set
            {
                lock (_processState_2Lock)
                {
                    _processState_2 = value;
                }
            }
        }
    }

Answer 1

有关更多信息，请参阅J. Albahari的伟大网站：

同步结构可以分为四类：

简单的阻塞方法：

这些等待另一个线程完成或等待一段时间过去。Sleep, Join, 和Task.Wait是简单的阻塞方法。

锁定结构：

这些限制了一次可以执行某些活动或执行一段代码的线程数。排他锁结构是最常见的——它们一次只允许一个线程进入，并允许相互竞争的线程访问公共数据而不会相互干扰。标准的排他锁结构是lock( Monitor.Enter/ Monitor.Exit) Mutex、 和SpinLock。非排他性locking结构是Semaphore，SemaphoreSlim和reader/writer锁。

信号结构：

这些允许一个线程暂停直到从另一个线程接收到通知，从而避免了低效轮询的需要。有两种常用的信号设备：事件等待句柄和监视器的等待/脉冲方法。Framework 4.0 引入了CountdownEvent和Barrier类。

非阻塞同步结构：

它们通过调用处理器原语来保护对公共字段的访问。CLR 和 C# 提供以下非阻塞结构：Thread.MemoryBarrier、Thread.VolatileRead、Thread.VolatileWrite、volatile关键字和Interlocked类。

该volatile关键字：

volatile 关键字指示编译器在每次读取该字段时生成一个获取栅栏，并在每次写入该字段时生成一个释放栅栏。获取栅栏防止其他读/写在栅栏之前移动；释放栅栏可防止在栅栏之后移动其他读/写。这些“半围栏”比全围栏更快，因为它们为运行时间和硬件提供了更多优化空间。

碰巧的是，英特尔的 X86 和 X64 处理器总是对读取应用获取栅栏，对写入应用释放栅栏——无论您是否使用 volatile 关键字——因此，如果您使用这些处理器，该关键字对硬件没有影响。但是，volatile它确实会对编译器和 CLR 执行的优化以及 64 位 AMD 和（在更大程度上）安腾处理器产生影响。这意味着您的客户端运行特定类型的 CPU，您不能更轻松。

将 volatile 应用于字段的效果可以总结如下：

First instruction   Second instruction  Can they be swapped?
Read                Read                No
Read                Write               No
Write               Write               No (The CLR ensures that write-write operations are never swapped, even without the volatile keyword)
Write               Read                Yes!

请注意，应用 volatile 不会阻止写入后读取的交换，这可能会造成脑筋急转弯。Joe Duffy 用下面的例子很好地说明了这个问题：如果Test1和Test2同时在不同的线程上运行，a 和 b 的最终值可能都是 0（尽管在x和上都使用了 volatile y）：

class IfYouThinkYouUnderstandVolatile
{
  volatile int x, y;

  void Test1()        // Executed on one thread
  {
    x = 1;            // Volatile write (release-fence)
    int a = y;        // Volatile read (acquire-fence)
    ...
  }

  void Test2()        // Executed on another thread
  {
    y = 1;            // Volatile write (release-fence)
    int b = x;        // Volatile read (acquire-fence)
    ...
  }
}

MSDN 文档指出，使用 volatile 关键字可确保字段中始终存在最新值。这是不正确的，因为正如我们所看到的，写入后读取可以重新排序。

这为避免 volatile 提供了一个强有力的理由：即使您理解了这个示例中的微妙之处，其他处理您代码的开发人员也会理解它吗？Test1和Test2（或锁）中的两个分配中的每一个之间的完整围栏解决了这个问题。

该volatile关键字不被支持与通按引用参数或捕获局部变量：在这种情况下，你必须使用VolatileRead和VolatileWrite方法。