InterLockedIncrement

InterLockedIncrement是一個函式,他的功能是實現數的原子性加減。

基本介紹

  • 中文名:InterLockedIncrement
  • 函式原型:LONG InterLockedIncrement
  • 函式功能:實現數的原子性加減
  • 屬於:互鎖函式
  • 返回值:返回值是輸入參數增加後的值 
函式原型,函式功能,示例,

函式原型

自加鎖函式定義:
LONG InterLockedIncrement(
LPLONG lpAddend // variable address
);
LONG InterlockedDecrement(
LPLONG lpAddend // variable address
);

函式功能

InterLockedIncrement andInterLockedDecrement
實現數的原子性加減。什麼是原子性的加減呢?
舉個例子:如果一個變數 Long value =0;
首先說一下正常情況下的加減操作:value+=1;
1:系統從Value的空間取出值,並動態生成一個空間來存儲取出來的值;
2:將取出來的值和1作加法,並且將和放回Value的空間覆蓋掉原值。加法結束。
如果此時有兩個Thread ,分別記作threadA,threadB。
1:threadA將Value從存儲空間取出,為0;
2:threadB將Value從存儲空間取出,為0;
3:threadA將取出來的值和1作加法,並且將和放回Value的空間覆蓋掉原值。加法結束,Value=1。
4:threadB將取出來的值和1作加法,並且將和放回Value的空間覆蓋掉原值。加法結束,Value=1。
最後Value =1 ,而正確應該是2;這就是問題的所在,InterLockedIncrement 能夠保證在一個執行緒訪問變數時其它執行緒不能訪問。同理InterLockedDecrement。
LONG InterlockedDecrement(
LPLONG lpAddend // variable address
);
屬於互鎖函式,用在同一進程內,需要對共享的一個變數,做減法的時候,
防止其他執行緒訪問這個變數,是實現執行緒同步的一種辦法(互鎖函式)
首先要理解多執行緒同步,共享資源(同時訪問全局變數的問題),否則就難以理解。
result = InterlockedDecrement(&SomeInt)
如果不考慮多執行緒其實就是 result = SomeInt - 1;
但是考慮到多執行緒問題就複雜了一些。就是說如果想要得到我預期的結果並不容易。
result = SomeInt - 1;
舉例說:
SomeInt如果==1;
預期的結果result當然==0;
但是,如果SomeInt是一個全程共享的全局變數情況就不一樣了。
C語言的"result = SomeInt - 1;"
在實際的執行過程中,有好幾條指令,在指令執行過程中,其它執行緒可能改變SomeInt值,使真正的結果與你預期的不一致。
所以InterlockedDecrement(&SomeInt)的執行過程是這樣的
{
__禁止其他執行緒訪問 (&SomeInt) 這個地址
SomeInt --;
move EAX, someInt; // 設定返回值,C++函式的返回值 都放在EAX中,
__開放其他執行緒訪問 (&SomeInt) 這個地址
}
但是實際上只需要幾條指令加前綴就可以完成,以上說明是放大的。
你也許會說,這有必要嗎? 一般來說,發生錯誤的機率不大,但是防範總是必要的

示例

Interlocked.Increment 方法:讓++成為原子操作;Interlocked.Decrement 方法讓--成為原子操作。
什麼叫原子操作呢。就是不會被別人打斷,因為C#中的一個語句,編譯成機器代碼後會變成多個語句。
在多執行緒環境中,執行緒切換有可能會發生在這多個語句中間。使用Interlocked.Increment,Interlocked.Decrement 可以避免被打斷,保證執行緒安全。
使用Interlocked.Increment 方法和Interlocked.Decrement 方法MSND例子:
using System;
using System.Threading;
class Test
{
static void Main()
{
Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(ThreadMethod));
Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(ThreadMethod));
thread1.Start();
thread2.Start();
thread1.Join();
thread2.Join();
// Have the garbage collector run the finalizer for each
// instance of CountClass and wait for it to finish.
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
Console.WriteLine("UnsafeInstanceCount: {0}" +
"\nSafeCountInstances: {1}",
CountClass.UnsafeInstanceCount.ToString(),
CountClass.SafeInstanceCount.ToString());
}
static void ThreadMethod()
{
CountClass cClass;
// Create 100,000 instances of CountClass.
for(int i = 0; i < 100000; i++)
{
cClass = new CountClass();
}
}
}
class CountClass
{
static int unsafeInstanceCount = 0;//不使用原子操作
static int safeInstanceCount = 0;//使用原子操作
static public int UnsafeInstanceCount
{
get {return unsafeInstanceCount;}
}
static public int SafeInstanceCount
{
get {return safeInstanceCount;}
}
public CountClass()
{
unsafeInstanceCount++;
Interlocked.Increment(ref safeInstanceCount);
}
~CountClass()
{
unsafeInstanceCount--;
Interlocked.Decrement(ref safeInstanceCount);
}
}
不用原子操作例子
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
for (int loop = 0; loop < 20; loop++)
{
sum = 0;
Thread t1 = new Thread(Thread1);
Thread t2 = new Thread(Thread2);
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("sum = " + sum); // sum = 200000 ?
}
}
static int sum;
static void Thread1()
{
for (int i = 0; i < 100000; i++) sum++;
}
static void Thread2()
{
for (int i = 0; i < 100000; i++) sum++;
}
}
結果:
/*
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 192361
sum = 175155
sum = 200000
sum = 176024
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 200000
sum = 176322
*/
Why the sum is not always 200000?
The reason is that sum++ is not thread safe (see the possible problem).
That is the reason we need Interlocked.Increment(), which guarantees the sum is always 200000.
Thread1 (sum++) Thread2 (sum++)
--------------------------------------------------------------------
mov EAX, dword ptr sum .
inc EAX .
. mov EAX, dword ptr sum // load sum into a register
. inc EAX // increase it
. mov dword ptr sum, EAX // save back
mov dword ptr sum, EAX
--------------------------------------------------------------------
problem: two sum++ are called in different thread,
but the sum is incremented only once.
也就是說因為C#中的一個語句,編譯成機器代碼後會變成多個語句,執行緒不安全,sum++的第100次操作就被打斷了,而在第200000次++操作結束後CPU才輪詢到sum++的第100次操作,這時sum的值就是101,
與之相對應的自減鎖函式為:

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