在.NET中使用Interlocked类实现位运算

Question

我正在尝试在多线程的.NET应用程序中设置共享变量的位标志，但是找不到与本地InterlockedOr函数相对应的托管Interlocked类。我想出了以下代码来执行|=赋值，但理论上可能会出现无限循环的情况，这让我感到不安：

long currentValue;
long updatedValue;

do
{
    // Spin until successful update. Value must be read using Interlocked.Read()
    // to be truly atomic on 32 bit systems (see MSDN).
    currentFlags = Interlocked.Read(ref _currentFlags);
    updatedValue = currentFlags | flag;
} while (currentFlags != Interlocked.CompareExchange(ref _currentFlags, updatedValue, currentFlags));

是否可以只使用 Interlocked 类中的函数以更安全的方式实现这个功能？如果可能的话，我希望避免涉及显式锁定的解决方案。

- Cryovat

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虽然在使用CompareExchange时存在无限循环的可能性，但这种情况极少出现，可以忽略不计。.NET框架广泛使用此技术，包括在所有并发集合中，以实现无锁同步。 - Paul Turner

只有在其他线程并发地将标志重置为零，并且足够灵活以每次都击败您的线程进行无限次尝试时，您才会得到一个无限循环。如果发生这种情况，您需要解决更大的问题，找出“敏捷”线程为什么要做它所做的事情。我认为您的解决方案是使用Interlocked最好的方法。 - Sergey Kalinichenko

Answer 1

假设（这些限制并非根本性质，只是为了简化说明）：

• 在开始时，currentFlags 是 0，
• 我们最多在一步中设置一个标志，
• 我们不会触及符号位。

请注意，如果我们将位 k 在 currentFlags 中设置为 1 一次，我们可以将 or 替换为 + 1L << k。因此，我们可以使用辅助数组 set 来记住哪些位已经设置，并在需要时进行 Interlocked.Add。

long currentFlags = 0;
int[] set = new int[sizeof(long) * 8];

....

int k = ...; // bit to set
if(Interlocked.Exchange(ref set[k], 1) == 0)
    Interlocked.Add(ref currentFlags, 1L << k);

- AlexD