C#：关于成员变量的线程安全的问题答案

【问题标题】：C#: Question regarding thread safety for member variablesC#：关于成员变量的线程安全的问题
【发布时间】：2010-11-25 17:16:47
【问题描述】：

有人能解释一下为什么线程的例子总是让一个对象（特别是一个成员变量）被多个线程访问吗？

我的问题是，将成员变量设为静态意味着它将在类的所有其他实例之间共享。有时我发现我希望一个类中的多个线程“接触”成员变量，但同时允许每个对象拥有自己的副本。

执行我提到的操作的答案是否只是替换：

使用 volatile 关键字
使用锁（对象）

【问题讨论】：

标签： c# multithreading synchronization

【解决方案1】：

没有什么要求成员变量是静态的线程。

大多数示例都使用静态变量，特别是因为它们试图展示如何在两个单独的线程之间同步数据。如果你想这样做，你需要有一个两个线程都可以访问的值。静态变量是最简单的选择，因为它们在任何地方都可以访问。

您可以轻松地将一个类的引用传递到您的线程中，并让该线程和您的主线程共享一个非静态成员变量。但是，您需要提供良好的锁定/同步机制，因为您将有两个线程共享一个类的一个实例。

【讨论】：

关键字 volatile 是否应该包含在 static 中？是否担心在一个线程中缓存静态值而不在另一个线程中获取最新值？
@Setheron：总是使用lock(object) 来访问多个线程共享的变量。这将为您提供独占访问权限，它会为您完成所有工作，因此所有线程始终获取最新值（内存屏障）。
查看我对 volatile 使用的回答。在大多数实际情况下，您可以完全忽略它曾经存在过。（尽管 volatile 大师可能会为 volatile 提供一个极好的案例，恕我直言，您将不需要它。）

【解决方案2】：

如果您希望每个线程使用相同的成员变量，但还维护一个单独的副本，那么这里就有矛盾了。他们要么使用相同的变量，要么不使用。除非我没有正确理解你。

话虽如此，如果您确实需要多个线程访问一个静态字段，每个线程都维护自己的私有值，您可以使用ThreadStatic 属性。此属性确保静态字段对每个线程都是私有的（通常称为“线程本地”）。

[ThreadStatic]
private static bool s_threadHasDoneItsWork;

请注意，您不能通过静态构造函数或直接将线程本地静态字段初始化为static type field = value。（编译器不会抱怨，但它不会正常工作。）

volatile 告诉运行时该字段（无论是否静态）必须始终直接从您的主内存访问，因此您不需要使用锁或内存屏障来同步线程和内核。可以这么说，它始终是最新的，而其他字段仍然可以等待您的处理器的内存缓存与您的主内存同步。

但这正是它所做的限制：仅访问该特定字段。一旦你读过它，这个值又是陈旧的，所以永远不要考虑做类似 volatileField++ 的事情（这意味着“读取 volatileField，在你刚刚读取的值上加一个，设置 volatileField”，而不是“增加 volatileField”，您需要为此使用 Interlocked 类，这要贵得多）。

使用 volatile 字段的一种安全方法是直接读取它们，但是当您修改它们时，请在读取或写入它们之前使用锁定机制。（我能想到的唯一合理的例外是一个布尔标志，比如“我现在完成了”。）

毫无疑问，volatile 字段的实际用途相当有限。坚持简单的锁定； lock 关键字和对应的Monitor 类的方法负责单用户和内存同步（一旦你进入和退出锁）。

【讨论】：

是的，我在 MSDN 上看到了 Threadstatic 属性，它把我搞糊涂了。如果每个线程都维护自己的个人副本，这似乎违背了静态变量的定义。
在某种程度上确实如此，是的。但是，如果您需要维护特定于线程的状态，或者声明从您的方法之一调用的方法需要能够访问，但没有其他方法，它会很有用。根据其用途，线程本地存储可以避免线程同步的需要（因为线程之间没有共享），所以它很有用。
甚至没有意义，为什么它需要静态字段。单独的 Threadstatic 应该是有意义的。
不，ThreadStatic 仅适用于静态字段。不过，这是 CLR 的限制。如果您需要在实例级别实现线程本地存储，则涉及更多，因为您永远无法预测会有多少实例，以及何时创建它们并收集垃圾。对于静态字段，您确实知道：现在只有一个，并且只有在线程死亡时才清理。
我明白你的意思。虽然我会假设 VolatileField++ 是一个原子指令，如果该字段是原子的，它将是线程安全的。