TNetEncoding.GetBase64Encoding 中潜在的竞争条件？

Question

我在 Delphi 源代码中发现了一段代码，它提出了一些有关多线程环境中线程安全性的问题。代码如下：

class function TNetEncoding.GetBase64Encoding: TNetEncoding;
var
  LEncoding: TBase64Encoding;
begin
  if FBase64Encoding = nil then
  begin
    LEncoding := TBase64Encoding.Create;
    if AtomicCmpExchange(Pointer(FBase64Encoding), Pointer(LEncoding), nil) <> nil then
      LEncoding.Free
  end;
  Result := FBase64Encoding;
end;

我关心的是这段代码的多线程行为。具体来说，同时执行此函数的两个线程之间是否存在潜在的竞争条件？例如，考虑以下场景：

• 线程 1 到达 FBase64Encoding = nil 并发现它为 true。
• 线程 2 执行 AtomicCmpExchange(Pointer(FBase64Encoding), Pointer(LEncoding), nil)。

在这种情况下，是否有可能 FBase64Encoding 不是 nil，但仍然不是完全有效的指针，因为 AtomicCmpExchange 尚未完成将值写入 FBase64Encoding？

任何关于此代码是否会导致竞争条件的见解，如果是的话，如何缓解它，将不胜感激。

Answer 1

相关代码是线程安全的。

有可能两个或多个线程会通过

nil

比较：

if FBase64Encoding = nil then

在这种情况下，多个线程将构造

TBase64Encoding

实例并将该实例分配给局部变量

LEncoding

。

但是，只有其中一个线程能够成功将本地

LEncoding

变量中的值分配给

FBase64Encoding

字段，因为

AtomicCmpExchange

将自动执行比较和赋值。这就是

AtomicXXX

函数的全部目的。

在一个线程将值分配给

FBase64Encoding

后，

AtomicCmpExchange

对于所有其他线程都将失败（它将返回

FBase64Encoding

的当前内容，在这种情况下将不是

nil

值），然后构造编码实例不需要的线程将通过

LEncoding.Free

释放。

这段代码的唯一后果是，可能会构造一些额外的编码实例，而那些不需要的实例将被立即释放。

如果您在代码中使用这种延迟初始化，您需要注意创建的实例不会占用太多资源，更重要的是，它们可以正确构造而不会引发异常，否则可能会对发生异常的线程中的代码。

系统.AtomicCmpExchange

原子内在比较和交换功能比较内容 目标到给定值（比较），并且仅当它们是 同样，将Target的内容修改为新值。

该函数始终返回 Target 的原始值。如果一个 提供了Succeeded参数，如果有则Succeeded变为True 价值交换（即使 Target 和 NewValue 相同）；它 否则变为 False。

System 单元提供了四个原子内部函数，这些函数提供 一种原子交换、比较和交换、增量和的方法 减少内存值。

AtomicCmpExchange 用于比较和交换内存值。

原子操作用于：

• 实现多线程锁定原语
• 提供实现所谓的“无锁”结构所需的原语