C#使用Interlocked实现线程同步

什么是Interlocked

Interlocked是C#中用于实现线程同步的一组原子操作。原子操作是不可分割的，会形成一个不可分割的操作单元。Interlocked操作在执行过程中不需要使用锁，而是使用硬件支持的原子操作指令，对数据进行读取、计算和写入，保证操作的原子性。

Interlocked常用的方法

C#中，Interlocked提供了很多用于原子操作的方法，如：Increment、Decrement、Add、CompareExchange等，这些方法使用的都是CPU硬件支持的CAS（Compare And Set）指令实现，保证了线程同步的高效性。

1. Increment & Decrement方法

int i = 0;
Interlocked.Increment(ref i);
Interlocked.Decrement(ref i);

这两个方法分别用于对int类型变量进行自增和自减操作，调用该方法后，变量的值会自动加1或减1，保证了其线程安全性。这些操作都是原子性操作，不需要加锁。

2. Add方法

int i = 0;
Interlocked.Add(ref i, 5);

Add方法用于对int类型变量进行加法操作，第二个参数是要增加的值，该方法也是原子性操作，不需要加锁。

3. CompareExchange方法

int i = 0;
int j = 1;
Interlocked.CompareExchange(ref i, j, 0);

CompareExchange方法用于在多线程环境中保证数据的原子性操作。第一个参数是要修改的变量的引用，第二个参数是新的值，第三个参数是比较的值。如果变量当前的值与比较的值相等，则用新的值替换原来的值，并返回原来的值，否则不进行操作。

Interlocked使用示例

示例一：使用Interlocked.Increment方法实现多线程环境下计数器。

class Program
{
    static int count = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 100000; i++)
        {
            Thread t = new Thread(() =>
            {
                Interlocked.Increment(ref count);
            });

            t.Start();
        }

        Console.WriteLine(count);  // 输出：100000

        Console.ReadKey();
    }
}

示例二：使用Interlocked.CompareExchange方法实现多线程环境下的线程安全赋值。

class Program
{
    static int num = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 100000; i++)
        {
            Thread t = new Thread(() =>
            {
                int temp = Interlocked.CompareExchange(ref num, 1, 0);
                if (temp == 0)
                {
                    Console.WriteLine("线程{0}成功修改值为1", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("线程{0}修改值失败", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                }
            });

            t.Start();
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

在该示例中，num变量初始值为0，线程通过Interlocked.CompareExchange方法修改变量的值，如果修改成功，则输出“线程X成功修改值为1”，否则输出“线程X修改值失败”。在多线程环境中，该方法保证了num变量的原子性操作，所有线程都可以安全地修改其值。

总结

Interlocked提供了很多方便且高效的原子操作方法，可以帮助我们在多线程环境中实现线程同步。在对一些基本类型的变量进行操作时，使用Interlocked可以大大提高代码的效率和可读性。