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Interlocked.Increment的性能表现

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在不同平台上，对于int和long类型，Interlocked.Increment(ref x)和x++哪个更快或更慢？

正如其他人所指出的那样，这不是同一件事。话虽如此，根据http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163726.aspx的说法，Interlocked.Increment需要大约14纳秒（或每秒约71,000,000次），因此我不会过于担心性能问题。 - smirkingman
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Interlocked.Increment 旨在在多线程环境下使用。 - EProgrammerNotFound
6个回答
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由于Interlocked.Increment强制操作以原子方式进行，并且充当内存屏障，消除了处理器在指令周围重新排序内存访问的能力，因此它速度较慢。

当您想要在线程之间共享的状态上执行原子操作时，应该使用Interlocked.Increment - 它不是x++的完全替代品。

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根据我们的经验，在Windows上使用InterlockedIncrement()等函数会产生相当大的影响。在一个样例中，我们能够消除互锁并使用++/--代替。这单一操作就将运行时间从140秒减少到110秒。我的分析是，互锁强制进行内存往返（否则其他核心如何看到它？）。L1缓存读/写约为10个时钟周期，但内存读/写需要更多的时间，约为100个时钟周期。

在这个样例中，我估计增量/减量操作的数量约为10亿次。因此，在2Ghz的CPU上，++/--需要约5秒钟，而互锁需要约50秒钟。将差异分散到几个线程中，就接近30秒了。

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微软表示：在http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ee418650(v=vs.85).aspx中，已测量InterlockedIncrement的执行时间为36-90个时钟周期。 - Lothar
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36听起来适合于无争议操作，在Core i7上进行高度争议的操作我测量了大约120次，但也许我搞砸了？无论如何，“交错强制进行内存往返（否则其他核心怎么能看到它？）。L1缓存读/写大约需要10个时钟周期……”-这足以将该页面标记为已更改，并仅在另一个核心需要查看它时从L1刷新到内存，因此无争议操作可以更接近谱系的10端（在36处），而不是100+。 - Tony Delroy
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思考一下，你会意识到Increment调用不能比简单的递增运算符应用更快。如果是这样的话，那么编译器对递增运算符的实现将在内部调用Increment，它们将执行相同的操作。
但是，通过自己的测试，您可以看到它们执行的不同。
这两个选项有不同的目的。通常使用递增运算符。当您需要操作是原子性的，并且您确定该变量的所有其他用户也正在使用交错操作时，请使用Increment。（如果他们没有全部合作，则实际上并没有帮助）。
不会的 - Interlocked.Increment不能在属性上调用，而++运算符可以。因此，++无法调用它。 - SLaks
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更准确地说，Increment 接受一个 ref int（或 long）；++ 接受一个非 ref int（或 long）。 - SLaks
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编译器可以通过增量实现 ++ 运算符。虽然不会使用简单的 "call" 指令来实现，但是编译器可以通过引入临时变量来完成。关键是编译器使用最快的可用方法来增加一个数字；如果有更快的方法，编译器就会使用它。 - Rob Kennedy
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虽然速度较慢，但这是我所知道的实现标量变量线程安全的最有效通用方法。

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volatile 在标量上的表现更佳，但缺点是需要使用良好的编程实践来发挥其作用。 - Abel
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注意volatile关键字；一些处理器架构（如x86/x64）具有重新排序内存访问的能力，无论该内存是否被标记为编译器的volatile。 - Drew Hoskins
@DrewHoskins 行为与规范所述一致，编译器需要正确实现规范。编写 .Net 程序的程序员无需考虑底层 ISA 的内存模型（也许只需考虑性能）。如果出现非法重排序，那就是严重的编译器错误。 - Max Barraclough
@Abel 在使用 ++ 运算符时，即使加上 volatile 关键字，仍然不是原子操作 / 不是线程安全的。而使用 Interlocked.Increment（或者 lock 和 ++）则是线程安全的。此外，在这两种有效的线程安全方法中，使用 volatile 是不必要的。 - user2864740
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@user2864740，我不记得10年前为什么写了这个代码，当时可能有其他的注释已经被删除了。但是当你期望一个变量随时会改变且不需要或不可能使用锁时，应该使用volatile关键字。在我的注释中没有使用“线程安全”这个术语，但我认为它是安全的，因为你不会遇到死锁，但是正确使用它很棘手。当你想要原子读/写时，不应该使用volatile。 - Abel
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由于它必须执行CPU总线锁定而不是仅更新寄存器，因此它将始终较慢。但是，现代CPU实现了接近寄存器性能，因此即使在实时处理中也可以忽略不计。

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在执行Interlocked操作期间，X86 CPU会执行总线锁定(buslock)，但并非所有提供Interlocked操作的CPU都需要总线锁定。一些CPU能够发出信号，表示它们已经保留了一条单独的缓存行，可以在该缓存行上执行Interlocked操作而无需总线锁定。 - Adisak
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我的性能测试：

volatile（易失性变量）：65,174,400

lock（锁）：62,428,600

interlocked（交互式）：113,248,900

TimeSpan span = TimeSpan.FromSeconds(5);

object syncRoot = new object();
long test = long.MinValue;

Do(span, "volatile", () => {

    long r = Thread.VolatileRead(ref test);

    r++;

    Thread.VolatileWrite(ref test, r);
});

Do(span, "lock", () =>
{
    lock (syncRoot)
    {
        test++;
    }
});

Do(span, "interlocked", () =>
{
    Interlocked.Increment(ref test);
});
它运行该方法n次，直到达到时间跨度。 - MastsrOfDesaster
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所以，等等，这种情况下更多就是更好的？请问您能具体说明一下您的指标是什么吗？ - Kevin Fee
6
以这种方式使用 VolatileRead 和 VolatileWrite，会不会让你面临与 lock 和 Interlocked.Increment 可以避免的相同竞争条件呢？ - ta.speot.is
你的Volatile示例不是线程安全的。 - nim
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可以查看英文原文，
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