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c# Thread.VolatileRead 和 Thread.VolatileWrite 的用法

月夜之吻

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发布时间:2026-01-04 11:38:02

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来源于php中文网

原创

Thread.VolatileRead 和 Thread.VolatileWrite 用于执行带内存屏障的读/写操作,确保可见性与禁止重排序,但不保证原子性;适用于标志位等简单场景,且仅在需 ref/unsafe 访问或泛型中使用,.NET 5+ 应迁移到 Volatile.Read/Write。

c# thread.volatileread 和 thread.volatilewrite 的用法

Thread.VolatileRead 和 Thread.VolatileWrite 是干什么的

它们用于对字段执行**带内存屏障的读/写操作**,确保当前线程看到的是最新值(不被 CPU 缓存或编译器重排序干扰),但不提供原子性保证(比如 longdouble 的 64 位读写在 32 位系统上仍可能撕裂)。它们适用于极简场景:单个字段、无锁、且只需防止指令重排和缓存不一致——比如一个标志位的快速通知。

什么时候该用 VolatileRead/VolatileWrite,而不是 volatile 字段

volatile 关键字修饰字段时,C# 编译器会自动为所有对该字段的读写插入等效的 Thread.VolatileRead/Thread.VolatileWrite 语义。所以绝大多数情况下,直接声明 private volatile bool _isRunning; 就够了,更简洁、不易出错。

只有两个典型例外需要显式调用:

  • 字段是 ref 或通过指针访问(比如 ref int 参数),无法加 volatile 修饰符
  • 你正在写泛型或 unsafe 代码,需要对任意地址做 volatile 访问(例如在自定义同步原语中)

怎么正确使用 Thread.VolatileRead 和 Thread.VolatileWrite

必须传入字段的地址(ref),且类型只能是 boolbytecharshortintlongsbyteushortuintulongfloatdouble 或引用类型。不能用于 struct(哪怕只含一个 int)。

常见错误包括:

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  • 对非字段变量(如局部变量)取 ref 并传给 VolatileRead —— 编译失败或运行时异常
  • 误以为它能保证复合操作(如 if (_flag) { _flag = false; })的线程安全 —— 它不能,这是竞态条件
  • 在 .NET Core 3.0+ 中,对 longdouble 使用 VolatileRead/VolatileWrite 仍可能因硬件不支持而降级为普通读写(尤其 ARM64)
private int _counter;
private void Increment()
{
    // ✅ 正确:对字段 ref 操作
    Thread.VolatileWrite(ref _counter, Thread.VolatileRead(ref _counter) + 1);
// ❌ 错误:局部变量不能这样用
// int local = 0;
// Thread.VolatileWrite(ref local, 1); // 编译报错

}

比 volatile 更强的替代方案有哪些

如果你需要真正线程安全的读-改-写,或者跨平台强一致性,优先考虑:

  • Interlocked.CompareExchange:原子地比较并交换,适合实现无锁、计数器、状态机
  • MemoryBarrier(或 Thread.MemoryBarrier):手动插入全屏障,粒度更细但易误用
  • C# 7.3+ 的 ref readonly + Unsafe 类型:仅限极端性能场景,需 unsafe 上下文

注意:Thread.VolatileReadThread.VolatileWrite 在 .NET 5+ 已标记为 [Obsolete],官方建议迁移到 System.Threading.Volatile 类的静态方法(Volatile.Read/Volatile.Write),语义一致但更现代、支持泛型重载。

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