CLR via C#中的“Interlocked通用模式”是否非线程安全？

核心结论 #

这个模式并没有失去原子性，它的原子性体现在整个CAS（CompareExchange）循环的重试逻辑上——单次读取target的操作确实是非原子的，但循环机制保证了最终的更新操作是线程安全且无丢失更新的。

先明确模式的核心逻辑 #

Jeffrey Richter在《CLR via C#》第4版中给出的Interlocked通用Maximum示例代码大致如下：

public static void Maximum(ref Int32 target, Int32 value) {
    Int32 currentVal = target;
    while (currentVal < value) {
        Int32 oldVal = Interlocked.CompareExchange(ref target, value, currentVal);
        if (oldVal == currentVal) break;
        currentVal = oldVal;
    }
}

这个逻辑的关键是CAS循环：

• 先读取target的当前值到currentVal
• 判断是否需要执行更新（这里是当currentVal小于传入的value时）
• 调用CompareExchange：仅当target的当前值与currentVal完全一致时，才将其替换为value
• 如果CAS操作失败（返回的oldVal不等于currentVal，说明其他线程已修改target），就用最新的oldVal更新currentVal，重新进入循环重试

关于LINQPad示例中返回100的解释 #

你遇到的Maximum返回其他线程修改后的100，恰恰是模式正常工作的表现：

1. 线程A读取target为某个值（比如50）
2. 线程B抢先将target修改为100
3. 线程A执行CAS时，发现target已不是50，于是获取到最新的100作为currentVal
4. 由于100不小于传入的目标值（假设是80），循环直接退出，最终target保留100——这正是该模式的设计目的：确保target最终是所有线程操作后的最大值，不会出现并发修改导致的更新丢失。

与事件add/remove实现的差异 #

C#编译器生成的事件add/remove方法采用了类似的CAS循环，但直接访问字段而非使用ref参数。两者的核心逻辑完全一致：都是通过CAS重试来处理并发修改，参数传递方式的差异不影响原子性的本质。

误区澄清 #

你提到的Int32 currentVal = target操作非原子是事实，但这个模式的原子性并非指单次读取-修改-写入的原子性，而是指最终的更新操作是原子性的，且不会丢失任何线程的修改意图。CAS循环的意义就在于：如果在读取和更新之间有其他线程修改了值，就重新读取最新值再尝试，直到成功或无需更新为止。

简言之，这个模式保证的是「要么基于最新值完成更新，要么重试」，不会出现多线程并发修改导致的中间值丢失问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ivan Petrov