互锁增量性能

Question

对于各种平台上的 int 和 long，Interlocked.Increment(ref x) 比 x++ 更快还是更慢？

Answer 1

它速度较慢，因为它强制操作以原子方式发生，并且充当内存屏障，消除了处理器围绕指令重新排序内存访问的能力。

当您希望操作在可以在线程之间共享的状态上是原子的时，您应该使用 Interlocked.Increment - 它并不是要完全替代 x++。

Answer 2

根据我们的经验，InterlockedIncrement() 等对 Windows 的影响相当大。 在一个示例案例中，我们能够消除互锁并使用 ++/-- 代替。 仅此一项就将运行时间从 140 秒减少到 110 秒。 我的分析是互锁强制内存往返（否则其他核心怎么能看到它？）。 L1 缓存读/写大约需要 10 个时钟周期，但内存读/写大约需要 100 个时钟周期。

在这个示例案例中，我估计递增/递减操作的数量约为 10 亿次。 因此，在 2Ghz CPU 上，++/-- 大约需要 5 秒，互锁大约需要 50 秒。 将差异分散到多个线程中，接近 30 秒。

Answer 3

想一想，您就会意识到 Increment 调用不可能比增量运算符的简单应用更快。 如果是，那么编译器的增量运算符的实现将在内部调用 Increment，并且它们将执行相同的操作。

但是，正如您通过亲自测试所看到的，它们的性能并不相同。

这两个选项有不同的目的。 一般使用增量运算符。 当您需要原子操作并且确定该变量的所有其他用户也在使用互锁操作时，请使用增量。 （如果他们不全部合作，那么这并没有真正的帮助。）

Answer 4

速度比较慢。 然而，这是我所知道的在标量变量上实现线程安全的最高效的通用方法。

Answer 5

它总是会更慢，因为它必须执行 CPU 总线锁定而不是仅仅更新寄存器。 然而，现代 CPU 实现了接近寄存器的性能，因此即使在实时处理中，它也可以忽略不计。

Answer 6

我的性能测试：

易失性：65,174,400

锁定：62,428,600

互锁：113,248,900

TimeSpan span = TimeSpan.FromSeconds(5);

object syncRoot = new object();
long test = long.MinValue;

Do(span, "volatile", () => {

    long r = Thread.VolatileRead(ref test);

    r++;

    Thread.VolatileWrite(ref test, r);
});

Do(span, "lock", () =>
{
    lock (syncRoot)
    {
        test++;
    }
});

Do(span, "interlocked", () =>
{
    Interlocked.Increment(ref test);
});