0 概述

　　所謂同步，就是給多個線程規定一個執行的順序（或稱為時序），要求某個線程先執行完一段代碼后，另一個線程才能開始執行。

第一種情況：多個線程訪問同一個變量：

　　1.一個線程寫，其它線程讀：這種情況不存在同步問題，因為只有一個線程在改變內存中的變量，內存中的變量在任意時刻都有一個確定的值；

　　2.一個線程讀，其它線程寫：這種情況會存在同步問題，主要是多個線程在同時寫入一個變量的時候，可能會發生一些難以察覺的錯誤，導致某些線程實際上并沒有真正的寫入變量；

　　3.幾個線程寫，其它線程讀：情況同2。

　　多個線程同時向一個變量賦值，就會出現問題，這是為什么呢？

　　我們編程采用的是高級語言，這種語言是不能被計算機直接執行的，一條高級語言代碼往往要編譯為若干條機器代碼，而一條機器代碼，CPU也不一定是在一個CPU周期內就能完成的。計算機代碼必須要按照一個“時序”，逐條執行。

　　舉個例子，在內存中有一個整型變量number（4字節），那么計算++number（運算后賦值）就至少要分為如下幾個步驟：

　　1. 尋址：由CPU的控制器找尋到number變量所在的地址；

　　2. 讀?。簩umber變量所在的值從內存中讀取到CPU寄存器中；

　　3. 運算：由CPU的算術邏輯運算器（ALU）對number值進行計算，將結果存儲在寄存器中；

　　4. 保存：由CPU的控制器將寄存器中保存的結果重新存入number在內存中的地址。

　　這是最簡單的時序，如果牽扯到CPU的高速緩存（CACHE），則情況就更為復雜了。

圖1 CPU結構簡圖

　　在多線程環境下，當幾個線程同時對number進行賦值操作時（假設number初始值為0），就有可能發生沖突：

　　當某個線程對number進行++操作并執行到步驟2（讀取）時（0保存在CPU寄存器中），發生線程切換，該線程的所有寄存器狀態被保存到內存后后，由另一個線程對number進行賦值操作。當另一個線程對number賦值完畢（假設將number賦值為10），切換回第一個線程，進行現場恢復，則在寄存器中保存的number值依然為0，該線程從步驟3繼續執行指令，最終將1寫入到number所在內存地址，number值最終為1，另一個線程對number賦值為10的操作表現為無效操作。

　　看一個例子：

usingSystem;

usingSystem.Threading;

namespaceEdu.Study.Multithreading.WriteValue{

classintn=0;

//將n加1

//執行完畢后n的值變為1,和返回值相同

intx=Interlocked.Add(refn,1);

//將n減1

x=Interlocked.Add(refn,-1);

Interlocked.Increment/Interlocked.Decrement方法演示

intn=0;

//對n進行自加操作

//執行完畢后n的值變為1,和返回值相同

intx=Interlocked.Increment(refn);

//對n進行自減操作

x=Interlocked.Decrement(refn);

Interlocked.Exchange方法演示

strings="Hello";

//用另一個字符串對象"OK"為s賦值

//操作完畢后s變量改變為引用到"OK"對象,返回"Hello"對象的引用

stringold=Interlocked.Exchange(refs,"OK");

Interloceked.CompareExchange方法演示

strings="Hello";

stringss=s;

//首先用變量ss和s比較,如果相同,則用另一個字符串對象"OK"為s賦值

//操作完畢后s變量改變為引用到"OK"對象,返回"Hello"對象的引用

stringold=Interlocked.CompareExchange(refs,ss,"OK");

　　注意，原子操作中，要賦值的變量都是以引用方式傳遞參數的，這樣才能在原子操作方法內部直接改變變量的值，才能完全避免非安全的賦值操作。

下面我們將前一節中出問題的代碼做一些修改，修改其ThreadWork方法，在多線程下能夠安全的操作同一個變量：

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