Interlocked.Exchange对后续指令的影响及线程间内存可见性问询

问题场景 #

假设线程1执行以下代码：

this.Field.Flag = false;

...

var oldValue = Interlocked.Exchange(ref this.Field, newValue);
oldValue.Flag = true;

当线程2检测到oldValue.Flag == true时，即便它未通过Interlocked或Volatile方式读取this.Field，是否可以确保该线程也能检测到this.Field == newValue？换而言之，是否可以保证Interlocked.Exchange的执行效果被其他线程可见后，其后续指令的执行效果才会对外可见？

回答 #

可以确保线程2检测到oldValue.Flag == true时，必然能看到this.Field == newValue，核心原因是Interlocked.Exchange会触发全内存屏障（Full Memory Barrier）：

• 全内存屏障会严格限制指令重排与内存可见性顺序：屏障之前的所有内存操作必须完全完成并对其他线程可见后，屏障之后的内存操作才能执行并对外暴露。
• 对应到线程1的代码：Interlocked.Exchange(ref this.Field, newValue)（更新Field为新值）属于屏障前的操作，oldValue.Flag = true属于屏障后的操作。这意味着，this.Field变为newValue的状态，一定会在oldValue.Flag变为true的状态被其他线程感知到之前，就已经对外可见。
• 因此当线程2读到oldValue.Flag == true时，线程1的Field更新操作必然已经对线程2可见，哪怕线程2用普通方式读取this.Field，也能确保读到的是newValue。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者andresp