并发编程 - 线程同步（四）之原子操作Interlocked详解一

上一章我们了解了原子操作Interlocked类的设计原理及简单介绍，今天我们将对Interlocked的使用进行详细讲解。

在此之前我们先学习一个概念——原子操作。

该方法用于原子的读取64位值，有分别针对long类型和ulong类型的两个重载方法；

对于64位系统，64位数据类型的读取本身就是原子操作；而对于32位系统，64位数据类型的读取需要至少两个原子指令，因此在32位系统可以通过Read方法对64位数据类型进行原子读取。

用法也很简单，示例如下：

运行结果如下：

因为系统环境原因无法模拟出32位系统效果，因此这里只是给了个简单使用示例。

该方法用于原子的递增指定的变量，并返回递增后的新值。该方法有4个重载方法，分别为long、ulong、int和uint四种数据类型；该方法适用于多线程环境中需要安全递增变量的场景，如计数器、资源管理等。

对于加法操作，无论是i+1,还是i++或++i，都不是线程安全的，最终可能会生成3条CPU指令，整个操作过程大致如下：

1.将 i 的值加载到寄存器，即从内存中读取i；

2.将寄存器中值加1，即i值加1；

3.最后将寄存器中值回写到i，即完成i值的变更；

而在这编码层面为1行代码，而CPU层面为3行指令的操作中，随时都有可能被线程调度器打断，而导致其他线程同时对i进行操作，最终导致竞争条件，最后数据错乱。

下面我们来举个例子，启动100个线程，分别对一个共享变量进行1000次递增1，最后打印出共享变量，运行这个示例9次观察每次运行结果，代码如下：

先看下执行结果：

可以发现每次的运行结果都不相同，并且结果也不对。这就是因为++i操作并不是原子操作，是线程不安全的。

只需要把上面代码：

改为：

即可解决上面的问题，修改过后，我们再来看看执行结果：

该方法用于原子的递减指定的变量，并返回递减后的新值。该方法同样有4个重载方法，分别为long、ulong、int和uint四种数据类型；

该方法和Increment方法基本一样，区别就是一个是递增一个是递减，因此用法可以直接参考Increment方法，这里就不做详细讲解了。

该方法用于原子的对两个变量求和，将第一个变量替换为两者和，并返回操作后第一个变量的新值。该方法同样有4个重载方法，分别为long、ulong、int和uint四种数据类型；

虽然这个方法叫求和是加法，但是只需要把第2个参数变为负数，既可以实现减法。简单来说该方法可以实现原子的对两个变量求和与求差。

上面Increment方法和Decrement方法，只能对变量每次进行递增递减1，而能随意加减，可以通过Add方法实现两个变量进行加减。

下面我们用代码实现累加和累减示例用来说明Add使用方法，就不展示线程安全差异了，可以参考Increment方法中的示例，自己写一个线程不安全的示例。

执行结果如下：