C# 合并运算符的原子性

Question

我今天在我们的代码库中遇到了一些单例代码，我不确定以下内容是否是线程安全的：

public static IContentStructure Sentence{ 
    get {
       return _sentence ?? (_sentence = new Sentence()); 
    }
}

此语句相当于：

if (_sentence != null) {
       return _sentence;
}
else {
    return (_sentence = new Sentence());
}

我相信??只是一个编译器技巧，生成的代码仍然不是原子的。换句话说，两个或多个线程在将 _sentence 设置为新 Sentence 并返回它之前可能会发现 _sentence 为 null。

为了保证原子性，我们必须锁定那段代码：

public static IContentStructure Sentence{ 
    get {

       lock (_sentence) { return _sentence ?? (_sentence = new Sentence()); }
    }
}

这一切都正确吗？

Answer 1

我今天在我们的代码库中遇到了一些单例代码

您的代码库中是否有这样的混淆代码？这段代码做了同样的事情：

if (_s == null) 
    _s = new S();
return _s;

并且可读性提高了一千倍。

我相信??只是一个编译器技巧，生成的代码仍然不是原子的

你是对的。 C# 对原子性做出以下保证：

以下数据类型的读取和写入是原子的：bool、char、byte、sbyte、short、ushort、uint、int、float 和引用类型。此外，对具有前面列表中的基础类型的枚举类型的读取和写入也是原子的。其他类型（包括 long、ulong、double 和decimal）以及用户定义类型的读取和写入不保证是原子的。除了为此目的而设计的库函数之外，不保证原子读取-修改-写入，例如递增或递减的情况。

空合并运算符不在该保证列表中。

为了保证原子性，我们必须锁定那段代码：

lock (_sentence) { return _sentence ?? (_sentence = new Sentence()); } } }    

天哪，不。那立刻就崩溃了！

正确的做法是：

• 停止尝试编写多线程代码。
• 使用乔恩·斯基特（Jon Skeet）有关单例页面上的文档中的一种安全单例模式编写单例。
• 使用 Lazy 类。
• 锁定专用于锁定该变量的对象。
• 使用互锁比较交换进行原子测试和设置。

Answer 2

你是对的；它根本不是线程安全的。

Answer 3

您可以将 Interlocked.CompareExchange 与 null 一起使用获得一个 ?? 式的原子操作。

// I made up my own Sentence type
Sentence current = null;
var whenNull = new Sentence() {Text = "Hello World!"};

var original = Interlocked.CompareExchange(ref current, new Sentence() { Text = "Hello World!" }, null);

Assert.AreEqual(whenNull.Text, current.Text);
Assert.IsNull(orig);

// try that it won't override when not null
current.Text += "!";
orig = Interlocked.CompareExchange(ref current, new Sentence() { Text = "Hello World!" }, null);

Assert.AreEqual("Hello World!!", current.Text);
Assert.IsNotNull(orig);