.NET：如何确保线程1可以看到线程2在字段中写入的内容？

Question

环境：.NET 3.5 SP1。

我有两个线程：UI 线程和后台工作线程。后台工作线程定期更新共享对象中的某些字段，并且 UI 线程检查它们。没什么了不起的——只是进度、返回值和抛出的异常。当工作线程更改这些字段时，它还会在 UI 线程上引发一些事件（通过 Control.BeginInvoke）。

工作线程仅写入这些字段，而 UI 线程仅读取它们。它们不用于任何其他通信。为了提高性能，我想避免锁定共享对象或单个属性。共享对象中永远不会存在无效状态。

然而，我担心处理器缓存和编译器优化等问题。如何避免更新值在 UI 线程的事件处理程序中不可见的情况？向所有字段添加 易失性 就足够了吗？

Answer 1

你没事，不用担心。需要内存屏障来刷新对内存的任何挂起的写入。任何锁定语句都有一个隐式锁定。 Control.Begin/Invoke() 需要锁定来保护待处理委托列表，这样就足够了。

易失性要求是一项更难的要求，主要是因为其确切语义的记录很少。在 x86/x64 硬件上，它只是阻止 JIT 编译器在 CPU 寄存器中缓存变量的值。对于您的情况，这不是问题，因为委托目标指向一个方法。如果方法未内联，则变量不会跨方法缓存。您的委托目标无法内联。

Answer 2

使用既定的多线程指南要好得多。 生产者/消费者集合在 .NET 4.0 中可用；如果您包含对 Rx 库。

无锁代码几乎不可能正确。如果你不想使用生产者/消费者队列，那么就使用锁。

如果您坚持沿着痛苦的道路走下去，那么是的，易失性将使任何读取该变量的线程都能获取最后写入的值。

Answer 3

一般来说，我建议不要使用高级同步机制，因为它们非常难以正确使用，但在这种情况下，对 Thread.MemoryBarrier 的调用是可以接受的。当然，这是假设没有原子性要求，并且共享对象永远不会处于半生不熟的状态。实际上，这可能比在所有内容上撒上易失性更容易。

object shared;

void WorkerThread()
{
  MakeChangesToSharedObject(shared);
  Thread.MemoryBarrier(); // commit the changes to main memory
}

void UIThread()
{
  Thread.MemoryBarrier(); // ensure updates are read from main memory
  UseSharedObject(shared);
}

也许设计代码使共享对象不可变会更好。然后您所要做的就是通过一个简单而快速的原子操作交换共享对象引用。

volatile object shared;

void WorkerThread()
{
  // The following operation is safe because the variable is volatile.
  shared = GetNewSharedObject();
}

void UIThread()
{
  // The following operation is safe because the variable is volatile.
  object value = shared.SomeProperty;
}