使用 .NET 中的 Interlocked 类实现按位运算

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用 .NET 中的 Interlocked 类实现按位运算

【英文标题】：Implementing a bitwise operation using the Interlocked class in .NET

【发布时间】：2015-07-27 15:21:28

【问题描述】：

我正在尝试在多线程 .NET 应用程序中的共享变量中设置位标志，但在托管 Interlocked 类中找不到与本机 InterlockedOr 函数的并行。我想出了以下代码来执行 |= 赋值，但理论上无限循环的可能性让我感到不舒服：

long currentValue;
long updatedValue;

do

    // Spin until successful update. Value must be read using Interlocked.Read()
    // to be truly atomic on 32 bit systems (see MSDN).
    currentFlags = Interlocked.Read(ref _currentFlags);
    updatedValue = currentFlags | flag;
 while (currentFlags != Interlocked.CompareExchange(ref _currentFlags, updatedValue, currentFlags));

是否可以仅使用 Interlocked 类中内置的函数以更安全的方式实现？如果可能，我想避免涉及显式锁定的解决方案。

【问题讨论】：

虽然在使用CompareExchange 时可能会出现无限循环，但这种情况不太可能发生，可以忽略不计。 .NET Framework 广泛使用了这种技术，包括在所有并发集合中以实现无锁同步。

只有当其他线程同时将标志重置为零时，您才会获得无限循环，并且足够灵活，每次都可以击败您的线程，进行无限次尝试。如果发生这种情况，你有更大的问题需要解决，弄清楚为什么“敏捷”线程会做它所做的事情。我认为您的解决方案与Interlocked 一样好。

【参考方案1】：

让我们假设（这些限制不是基本的，只是为了简化说明）

开头currentFlags是0， 我们一步最多设置一个标志， 我们不接触符号位。

请注意，如果我们在currentFlags 中将位k 设置为1 一次，我们可以将or 替换为+ 1L << k。所以我们可以使用辅助数组 set 来记住已经设置了哪些位，如果需要，可以使用 Interlocked.Add。

long currentFlags = 0;
int[] set = new int[sizeof(long) * 8];

....

int k = ...; // bit to set
if(Interlocked.Exchange(ref set[k], 1) == 0)
    Interlocked.Add(ref currentFlags, 1L << k);