揮発性、インターロック、またはロック：スレッドセーフカウンターの増分/減少に最適ですか？

スレッドセーフなカウンターのインクリメント/デクリメント操作: volatile、Interlocked、および lock

の比較

マルチスレッド環境では、データの整合性を確保し、競合状態を防ぐために、共有データ構造を同時アクセスから保護することが重要です。アトミックなインクリメントまたはデクリメント操作を必要とする共有整数カウンターを扱う場合、volatile、Interlocked、lock の中から最も適切なメソッドを選択することが重要です。

volatile:

フィールドを volatile としてマークすると、すべてのスレッドにわたって可視性が提供され、CPU 最適化によるメモリ アクセスの並べ替えが防止されます。ただし、これだけではカウンターにアトミック操作を強制するには十分ではありません。 volatile すべてのスレッドが最新の値を参照できるようにするだけで、インクリメント/デクリメント操作中に発生する可能性のあるデータ競合を防ぐことはできません。

lock:

lock オブジェクトを使用して、共有データにアクセスする前にロックを取得し、その後ロックを解放することで同期を提供します。このアプローチにより、現在のスレッドがカウンターを更新している間、他のスレッドはカウンターにアクセスできなくなります。原子性を効果的に確保する一方で、ロックは同期メカニズムによるパフォーマンスのオーバーヘッドを引き起こす可能性があります。

Interlocked:

Interlocked クラスは、同時シナリオ向けに特別に設計されたアトミック操作を提供します。 Interlocked.Increment() メソッドは、指定された共有変数に対してアトミックなインクリメント操作を実行し、複数のスレッドがデータ破損を引き起こすことなく安全にカウンタをインクリメントできるようにします。この方法は、読み取り操作と書き込み操作を単一の分割不可能な操作に効果的に結合するため、アトミックなインクリメント/デクリメントのシナリオに推奨される方法です。

結論:

マルチスレッド環境で共有整数カウンターをインクリメントまたはデクリメントする必要がある場合は、Interlocked.Increment() を使用することをお勧めします。このメソッドは、ロックによるパフォーマンスへの影響を与えずにスレッドセーフなアトミック操作を提供し、volatile のみに依存するよりも効率的なソリューションを提供します。それでも、あるスレッドによって行われた変更が他のスレッドに即座に見えるようにするなど、可視性が主な関心事である場合には、volatile がまだ使用できます。

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