仅在构造函数中使用私有 setter 是否会使对象线程安全？

Question

我知道我可以像这样创建一个不可变的（即线程安全的）对象：

class CantChangeThis
{
    private readonly int value;

    public CantChangeThis(int value)
    {
        this.value = value;
    }

    public int Value { get { return this.value; } } 
}

但是，我通常 "cheat" 并这样做：

class CantChangeThis
{
    public CantChangeThis(int value)
    {
        this.Value = value;
    }

    public int Value { get; private set; } 
}

然后我想知道，"why does this work?"它真的是线程安全的吗？如果我这样使用它：

var instance = new CantChangeThis(5);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(() => doStuff(instance));

那么它真正做的是（我认为）：

在实例的线程共享堆上分配space
正在初始化堆上实例内部的值
正在将那个 space 的 pointer/reference 写入局部变量（特定于线程的堆栈）
将引用作为值传递给该线程。（有趣的是，我的写法是，引用位于闭包内，它与我的实例正在做的事情相同，但让我们忽略它。）
线程进入堆并从实例中读取数据。

但是，该实例值存储在共享内存中。这两个线程可能对堆上的内存有缓存不一致的看法。是什么确保线程池线程实际看到构造的实例而不是一些垃圾数据？在任何对象构造的末尾是否存在隐式内存屏障？

Answer 1

正在将那个 space 的 pointer/reference 写入局部变量（特定于线程的堆栈）
正在初始化堆上实例内部的值

不...反转它们。它更类似于：

对象的内存已分配
构造函数（是，基础类）被调用
对 memory/object 的引用是 "returned" 来自 new operator/keyword、
var instance（=赋值运算符）中的引用是"saved"

您可以通过在构造函数中抛出异常来检查这一点。引用变量不会被赋值。

通常，您不希望另一个线程能够看到半初始化的对象（请注意，在 Java 的第一个版本中，不能保证这一点... Java 1.0有所谓的 "weak" 内存模型）。这是怎么得到的？

在 Intel 上是 guaranteed:

The x86-x64 processor will not reorder two writes, nor will it reorder two reads.

这非常重要 :-) 并且它保证不会发生该问题。此保证不是 .NET 或 ECMA C# 的一部分但在 Intel 上它由处理器保证，而在 Itanium（没有该保证的体系结构）上，这是由 JIT 完成的编译器（参见 link）。似乎在 ARM 上不能保证这一点（仍然相同 link）。但是没看到有人说。

一般来说，在例子中给出，这个并不重要，因为：

几乎所有与线程相关的操作都使用完整的内存屏障（参见 Memory barrier generators). A full Memory Barrier guarantees that all write and read operations that are before the barrier are really executed before the barrier, and all the read/write operations that are after the barrier are executed after the barrier. The ThreadPool.QueueUserWorkItem surely at a certain point uses one full Memory Barrier. And the starting thread must clearly start "fresh", so it can't have stale data (and by 、我认为可以安全地假设您可以依赖隐式屏障。)

请注意，英特尔处理器自然是缓存一致的...如果您不想要它，您必须手动禁用缓存一致性（例如，请参见这个问题：https://software.intel.com/en-us/forums/topic/278286），所以唯一可能的问题是是寄存器中 "cached" 的变量或预期的读取或延迟的写入（并且这两个 "problems" 都是 "fixed" 通过使用完整的内存屏障）

附录

你的两段代码是等价的。自动属性只是一个 "hidden" 字段加上一个样板文件 get/set，分别是 return hiddenfield; 和 hiddenfield = value。所以如果代码的 v2 有问题，代码的 v1 也会有同样的问题:-)

Answer 2

如果没有什么可以绕过语言级块来调用 setter（这可以通过反射完成），那么您的对象将保持不可变和线程安全，就像您使用读取一样-仅字段。

关于共享内存和缓存不一致的视图，这些是由框架、操作系统和您的硬件处理的细节，因此您在编写像这样的高级程序时无需担心它们.

仅在构造函数中使用私有 setter 是否会使对象线程安全？

Does using private setters only in a constructor make the object thread-safe?

c#

immutability

thread-safety