Question

我刚刚开始学习多线程，我遇到了这个问题：

public class Program1
{
    int variable;
    bool variableValueHasBeenSet = false;

    public void Func1()
    {
        variable = 1;
        variableValueHasBeenSet = true;
    }

    public void Func2()
    {
        if (variableValueHasBeenSet) Console.WriteLine(variable);
    }
}

问题是：如果Func1（）和Func2（）在两个独立的线程上并行运行，则确定以下代码片段的所有可能输出（在控制台中）。答案是没有，1或0.前两个选项是显而易见的，但第三个让我感到惊讶，所以我想尝试得到它，这就是我尝试过的：

for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    var prog1 = new Program1();
    List<Task> tasks = new List<Task>();
    tasks.Add(new Task(() => prog1.Func2(), TaskCreationOptions.LongRunning));
    tasks.Add(new Task(() => prog1.Func1(), TaskCreationOptions.LongRunning));
    Parallel.ForEach(tasks, t => t.Start());
}

我无法得到0，只有1和1，所以我想知道我做错了什么以及如何测试这个具体问题？

这是他们为0提供的解释：

0 - 这似乎是不可能的，但这是一个可能的输出和一个有趣的输出。 .Net运行时，C＃和CPU可以自由重新排序指令以进行优化。因此，variableValueHasBeenSet可能设置为true，但变量的值仍为零。这种输出的另一个原因是缓存。 Thread2可能会将变量的值缓存为0，并且当Thread1在Func1中更新它时，不会看到更新的值。对于单线程程序，这不是问题，因为排序是有保证的，但在多线程代码中则不然。如果两个位置的代码都被锁定，则可以减轻此问题。另一种先进的方法是使用记忆障碍。

Answer 1

.Net运行时，C＃和CPU可以自由重新排序优化说明。

这一点信息非常重要，因为无法保证所有重新排序都会发生。

优化器通常会重新排序指令，但通常这是由代码复杂性触发的，通常只会在发布构建中发生（优化器会查找依赖链并可能决定重新排序代码，如果没有依赖项被破坏，它将导致更快/更紧凑的代码）。测试的代码复杂性非常低，可能无法触发重新排序优化。

同样的事情可能在CPU级别发生，如果在CPU指令之间没有找到依赖链，它们可能被重新排序或者至少由超标量CPU并行运行，但是其他更简单的体系结构将按顺序运行代码。

这种输出的另一个原因是缓存。 Thread2可能会缓存变量的值为0，并且在何时不会看到更新的值 Thread1在Func1
中更新它

同样，这只是一种可能性。通常在重复访问循环中的变量时触发此类优化。优化器可以决定将变量放在CPU寄存器上而不是每次迭代从内存中访问它都会更快。

在任何情况下，对C＃编译器如何发出代码的控制量都非常有限，IL代码如何转换为机器代码也是如此。由于这些原因，对于您想要证明的案例，您很难在每个架构上进行可重复的测试。

真正重要的是你需要注意1）指令的执行顺序永远不会被认为是理所当然的; 2）变量可以临时存储在寄存器中作为潜在的优化。一旦意识到你应该围绕这些可能性编写你的代码

如何测试多线程竞赛场景

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