Threading.Volatile.Read(Int64) 和 Threading.Interlocked.Read(Int64) 之间的区别？

Question

.NET 系统类

Read(Int64)

 和 

System.Threading.Volatile

 的 

System.Threading.Interlocked 方法有什么区别（如果有）？

具体而言，它们在 (a) 原子性和 (b) 内存排序方面各自的保证/行为是什么。

请注意，这是关于

Volatile

类，而不是 volatile

（小写）关键字。

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MS 文档指出：

Volatile.Read 方法

读取字段的值。在需要它的系统上，插入一个 阻止处理器重新排序内存的内存屏障 操作如下：如果在该方法之后出现读或写 代码，处理器无法在此方法之前移动它。

...

退货

Int64

读取的值。该值是任何处理器最新写入的值 在计算机中，无论处理器的数量或状态如何 处理器缓存。

与

Interlocked.Read(Int64) 方法

返回 64 位值，作为原子操作加载。

特别令人困惑的是，

Volatile

文档没有谈论原子性，而

Interlocked

文档没有谈论排序/内存障碍。 

旁注：仅供参考：我更熟悉

C++ 原子 API，其中原子操作始终还指定内存排序语义。

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Pavel

提供的问题链接（和传递性链接）很好地解释了内存屏障中的易失性和无撕裂读取中的原子性的差异/正交性，但他们没有解释这两个概念如何应用于这两个类。

Volatile.Read
• 对原子性有任何保证吗？
• Interlocked.Read（或者实际上任何

  Interlocked

  函数）对内存顺序有任何保证吗？

Answer 1

Interlocked.Read

转换为 CompareExchange 操作

：

public static long Read(ref long location)
{
    return Interlocked.CompareExchange(ref location, 0, 0);
}

因此它具有 CompareExchange 的所有优点：

全内存屏障

• 原子性
• 另一方面，

Volatile.Read

仅获得语义。它可以帮助您确保读取操作的执行顺序，而无需任何原子性或新鲜度保证。

Answer 2

Volatile.Read(long)

方法的文档没有提及任何有关原子性的内容，但所有

Volatile操作的原子性在

Volatile

类的文档中明确保证：

Volatile

类还提供一些64位类型的读写操作，例如

Int64

和

Double

。即使在 32 位处理器上，此类 64 位内存上的易失性读取和写入也是原子的，这与常规读取和写入不同。

此外，

Volatile.Read(long)

的源代码也揭示了：

private struct VolatileIntPtr { public volatile IntPtr Value; }

[Intrinsic]
[NonVersionable]
public static long Read(ref readonly long location) =>
#if TARGET_64BIT
    (long)Unsafe.As<long, VolatileIntPtr>(ref Unsafe.AsRef(in location)).Value;
#else
    // On 32-bit machines, we use Interlocked, since an ordinary volatile read
    // would not be atomic.
    Interlocked.CompareExchange(ref Unsafe.AsRef(in location), 0, 0);
#endif

在32位机器上，

Volatile.Read
• 方法间接调用

  Interlocked.CompareExchange

  ，就像Interlocked.Read

  一样（

  源代码），所以两者之间没有区别。两种方法都会发出完整的栅栏。 在 64 位机器上，读取的原子性由 CPU 架构保证，因此会发出更便宜的半栅栏。
因此，在大多数情况下，

Volatile.Read

应该是更好的选择，除非您需要

Interlocked

API 提供的完整内存屏障。

Volatile

API 通常仅提供半栅栏，足以获取获取/释放语义（

示例

）。

注意：

Intrinsic

属性意味着修饰方法的代码可能会被 Jitter 替换/优化。如果文档中没有明确保证原子性，这可能会令人担忧。