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c# - 在哪里放置栅栏/内存屏障以保证新的读取/提交的写入？

coder 2024-05-25 原文

像许多其他人一样，我一直对不稳定的读/写和栅栏感到困惑。所以现在我正试图完全理解它们的作用。

因此， volatile 读取应该 (1) 表现出获取语义 (2) 保证读取的值是新鲜的，即它不是缓存值。让我们关注 (2)。

现在，I've read也就是说，如果你想执行 volatile 读取，你应该在读取之后引入一个获取栅栏(或一个完整的栅栏)，就像这样:

int local = shared;
Thread.MemoryBarrier();

这究竟是如何防止读取操作使用以前缓存的值的？ 根据栅栏的定义(不允许读取/存储在栅栏上方/下方移动)，我会在读取之前插入栅栏，防止读取越过栅栏并被移动及时向后(也就是被缓存)。

防止读取及时向前移动(或后续指令及时向后移动)如何保证 volatile (新鲜)读取？它有什么帮助？

同样，我认为 volatile 写入应该在写入操作之后引入一个栅栏，以防止处理器及时向前移动写入(也就是延迟写入)。我相信这会使处理器刷新对主内存的写入。

但令我惊讶的是，C# implementation在写入之前引入栅栏!

[MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)] // disable optimizations
public static void VolatileWrite(ref int address, int value)
{
    MemoryBarrier(); // Call MemoryBarrier to ensure the proper semantic in a portable way.
    address = value;
}

更新

根据 this example ，显然取自“C# 4 in a Nutshell”，fence 2，放置在写入之后，应该强制写入立即刷新到主内存，fence 3，放置在之前 一次阅读，应该保证新的阅读:

class Foo{
  int _answer;
  bool complete;
  void A(){
    _answer = 123;
    Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 1
    _complete = true;
    Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 2
  }
  void B(){
    Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 3;
    if(_complete){
      Thread.MemoryBarrier(); // Barrier 4;
      Console.WriteLine(_answer);
    }
  }
}

本书中的想法(以及我个人的信念)似乎与 C# 的 VolatileRead 和 VolatileWrite 实现背后的想法相矛盾。

最佳答案

How exactly does this prevent the read operation from using a previously cached value?

它不会做这样的事情。 volatile 读取不保证返回最新值。用简单的英语来说，它真正的意思是下一次读取将返回一个更新的值，仅此而已。

How does preventing the read from being moved forwards in time (or subsequent instructions from being moved backwards in time) guarantee a volatile (fresh) read? How does it help?

注意这里的术语。 volatile 不是新鲜的代名词。正如我在上面已经提到的，它的真正用途在于如何将两个或多个 volatile 读取链接在一起。 volatile 读取序列中的下一个读取绝对会返回一个更新的值，而不是上一个读取相同地址的值。在编写无锁代码时应牢记这一前提。也就是说，代码的结构应该按照处理较新 值而不是最新 值的原则工作。这就是为什么大多数无锁代码都在循环中旋转，直到它可以验证操作是否完全成功。

The ideas in this book (and my own personal beliefs) seem to contradict the ideas behind C#'s VolatileRead and VolatileWrite implementations.

不是真的。记住 volatile != fresh。是的，如果您想要“新鲜”阅读，那么您需要在阅读之前放置一个获取栅栏。但是，这与进行 volatile 读取不同。我的意思是，如果 VolatileRead 的实现调用了 Thread.MemoryBarrier before 读取指令，那么它实际上不会产生volatile 读取。不过，如果会产生新鲜的阅读。

关于c# - 在哪里放置栅栏/内存屏障以保证新的读取/提交的写入？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/21652938/

c#屏障栅栏volatileMemoryBarrier.netmultithreadingmemory-fences

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