Question

请考虑以下示例代码：

class MyClass
{
    public long x;

    public void DoWork()
    {
        switch (x)
        {
            case 0xFF00000000L:
                // do whatever...
                break;

            case 0xFFL:
                // do whatever...
                break;

            default:
                //notify that something going wrong
                throw new Exception();
        }
    }
}

忘记片段的无用性：我怀疑是switch陈述的行为。

假设x字段只能包含两个值：0xFF00000000L或0xFFL。上面的开关不应该属于“默认”选项。

现在想象一个线程正在执行“x”等于0xFFL的开关，因此第一个条件将不匹配。同时，另一个线程将“x”变量修改为0xFF00000000L。我们知道64位操作不是原子操作，因此变量将首先将较低的dword置零，然后将较低的dword置零（反之亦然）。

如果在“x”为零时（即在新的分配期间）完成开关中的第二个条件，我们是否会陷入不受欢迎的“默认”情况？

Answer 1

是的，如您的问题所示，switch语句本身是线程安全的。字段x的值将一次加载到（隐藏的）局部变量中，并且该局部用于switch块。

不安全的是将字段x初始加载到局部变量中。 64位读取不保证是原子的，因此您可能会变得陈旧和/或那时撕裂的读数。这可以通过使用Interlocked.Read或类似方法轻松解决，以线程安全的方式将字段值显式读入本地：

long y = Interlocked.Read(ref x); switch (y) { // ... }

Answer 2

你实际上发了两个问题。

线程安全吗？

嗯，显然不是，另一个线程可能会在第一个线程进入交换机时更改X的值。由于没有锁定且变量不易变，因此您将根据错误的值进行切换。

您是否曾达到交换机的默认状态？

理论上你可能，因为更新64位不是原子操作，因此理论上你可以跳转到赋值的中间并得到x的混合结果，如你所指出的那样。这在统计上不会经常发生，但最终会发生。

但交换机本身是线程安全的，什么不是线程安全的读取和写入64位变量（在32位操作系统中）。

想象一下，您可以使用以下代码代替switch（x）：

long myLocal = x;
switch(myLocal)
{
}

现在切换是在局部变量上进行的，因此它完全是线程安全的。当然，问题在于myLocal = x 读取，并且与其他作业存在冲突。

Answer 3

C＃的switch语句不被评估为一系列if条件（如VB所示）。 C＃有效地构建了一个标签的哈希表，可以根据对象的值跳转到并直接跳转到正确的标签，而不是依次遍历每个条件并对其进行评估。

这就是为什么C＃switch语句在增加案例数量时不会在速度方面恶化。这也是为什么C＃在开关情况下比VB更具限制性的原因，例如，你可以在VB中进行数值范围。

因此，您没有所说的潜在竞争条件，进行比较，更改值，进行第二次比较等，因为只执行了一次检查。至于它是否完全是线程安全的 - 我不会这么认为。

通过IL中的C＃switch语句查看反射器，您将看到发生了什么。将它与VB中的switch语句进行比较，其中包含值中的范围，您将看到差异。

我看了它已经有好几年了，所以事情可能会有些改变......

在此处查看有关switch语句行为的更多详细信息：Is there any significant difference between using if/else and switch-case in C#?

Answer 4

正如您已经假设的那样，switch语句不是线程安全的，在某些情况下可能会失败。

此外，在您的实例变量上使用lock也不会有效，因为lock语句需要object导致您的实例变量被装箱。每次加载实例变量时，都会创建一个新的盒装变量，使lock无效。

在我看来，你有几个方案可以解决这个问题。

对任何引用类型的私有实例变量使用lock（object将完成工作）
使用ReaderWriterLockSlim让多个线程读取实例变量，但一次只有一个线程写入实例变量。
以实际方式将实例变量的值存储到方法中的局部变量（例如，使用Interlocked.Read或Interlocked.Exchange）并对局部变量执行switch。请注意，这样您可以使用switch的旧值。您必须确定这是否会导致您的具体用例出现问题。

“switch”语句评估线程安全吗？

4 个答案: