Question

（我知道他们不会，但我正在寻找实际工作的根本原因而不使用volatile，因为没有什么可以防止编译器将变量存储在没有volatile的寄存器中......或者在那里......）

这个问题源于思想的不和谐，即没有易失性的编译器（可以在理论上以各种方式优化任何变量，包括将其存储在CPU寄存器中。）虽然文档说在使用同步时不需要像锁定变量一样。但实际上在某些情况下，编译器/ jit似乎无法知道您是否会在代码路径中使用它们。因此怀疑是在这里真正发生的其他事情，以使记忆模型＆＃34;工作＆＃34;。

在这个例子中是什么阻止编译器/ jit优化_count到寄存器中，从而在寄存器上完成增量而不是直接到存储器（稍后在退出调用后写入内存）？如果_count是易变的，那么看起来一切都应该没问题，但很多代码都是在没有volatile的情况下编写的。如果在方法中看到锁定或同步对象，编译器可能知道不会将_count优化到寄存器中，但在这种情况下，锁定调用是在另一个函数中。

大多数文档都说如果您使用锁等同步调用，则不需要使用volatile。

那么是什么阻止了编译器优化_count到寄存器并可能只更新锁中的寄存器？我有一种感觉，大多数成员变量都不会因为这个原因被优化到寄存器中，因为每个成员变量都需要是易变的，除非编译器告诉它不应该优化（否则我怀疑吨代码会失败）。我在看C ++的时候看到了类似的东西，多年前本地函数变量存储在寄存器中，类成员变量没有。

所以主要的问题是，它是否真的是没有volatile的唯一方法，编译器/ jit不会将类成员变量放入寄存器中，因此不需要volatile？

（请忽略调用中缺少异常处理和安全性，但你得到了要点。）

public class MyClass
{
  object _o=new object();

  int _count=0;

  public void Increment()
  {
    Enter();
    // ... many usages of count here...
    count++;
    Exit();
  }




//lets pretend these functions are too big to inline and even call other methods 
// that actually make the monitor call (for example a base class that implemented these) 
  private void Enter() { Monitor.Enter(_o); }  
  private void Exit()  { Monitor.Exit(_o); }  //lets pretend this function is too big to inline
// ...
// ...
}

Answer 1

输入和离开Monitor会导致完整的记忆围栏。因此，CLR确保Monitor.Enter / Monitor.Exit之前的所有写入操作都对所有其他线程可见，并且方法调用之后的所有读取操作都“发生”在它之后。这也意味着在调用之后调用之前的语句不能移动，反之亦然。

请参阅http://www.albahari.com/threading/part4.aspx。

Answer 2

这个问题的最佳猜测答案似乎是，在调用任何函数之前，存储在CPU寄存器中的所有变量都会保存到内存中。这是有道理的，因为来自单个线程的编译器设计观点将需要，否则如果对象被其他函数/方法/对象使用则该对象可能看起来不一致。因此，有些人/文章声称编译器可以检测到同步对象/类，并且通过调用使非易失性变量变得安全，因此可能没那么多。（也许它们是在使用锁或同一方法中的其他同步对象时，但是一旦你在另一个调用那些同步对象的方法中调用可能不是），相反，可能只是调用另一个方法的事实可能就足够了使存储在CPU寄存器中的值保存到存储器中。因此，不要求所有变量都是易变的。

此外，我怀疑和其他人也怀疑由于某些线程问题，类的字段没有得到最优化。

一些笔记（我的理解）： Thread.MemoryBarrier（）主要是一条CPU指令，用于确保写入/读取不会从CPU的角度绕过障碍。（这与存储在寄存器中的值没有直接关系）所以这可能不是直接导致将变量从寄存器保存到内存的原因（除了根据我们在此讨论的方法调用这一事实，可能会导致这种情况发生） - 它可能真的是任何方法调用，但可能会影响从寄存器中保存的所有类字段）

理论上，JIT / Compiler也可以在同一方法中将该方法转换为帐户，以确保从CPU寄存器中存储变量。但是，按照我们对另一个方法或类的任何调用的简单提议规则，将导致将存储在寄存器中的变量保存到内存中。另外，如果有人用另一种方法包含该调用（可能深入很多方法），编译器就不可能深入分析这种方法来推测执行。 JIT可以做一些事情，但是它可能不会分析那么深，两种情况都需要确保锁定/同步工作，无论如何，因此最简单的优化是可能的答案。

除非我们有任何人编写能够证实这一点的编译器，但它可能是最好的猜测，我们知道为什么不需要volatile。

如果遵循该规则，同步对象只需要在进入和离开时使用自己对MemoryBarrier的调用，以确保CPU具有来自其写入缓存的最新值，以便刷新它们，以便可以读取正确的值。在这个网站上，您将看到隐藏的内存障碍：http://www.albahari.com/threading/part4.aspx

Answer 3

那么是什么阻止了编译器将_count优化到寄存器中并且可能只更新锁中的寄存器？

我所知道的文档中没有任何内容可以排除这种情况发生。关键是对Monitor.Exit的调用将有效地保证_count的最终值将在完成时提交给内存。

编译器可以知道不将_count优化为a 如果在方法中看到锁定或同步对象，则注册。但在这种情况下，锁定调用是另一个函数。

从您的角度来看，以其他方法获取和释放锁的事实是无关紧要的。模型内存定义了一组非常严格的规则，必须遵守这些规则关于内存屏障生成器。将这些Monitor调用放在另一个方法中的唯一结果是JIT编译器将更难以遵守这些规则。但是，JIT编译器必须遵守;期。如果方法调用变得复杂或嵌套得太深，那么我怀疑JIT编译器对这方面可能具有的任何启发式方法进行了支持并说，＆＃34;忘了它，我只是不打算优化任何东西！＆＃34;

所以主要的问题是，这是否真的是唯一可行的方法没有volatile，编译器/ jit不会放入类成员寄存器中的变量因此是不必要的？

它的工作原理是协议是在读取_count之前获取锁定。如果读者不这样做，那么所有的赌注都会被取消。

为什么即使使用Monitor，所有成员变量也不需要易失性以保证线程安全？（为什么模型真的有效？）

3 个答案:

为什么即使使用Monitor，所有成员变量也不需要易失性以保证线程安全？ （为什么模型真的有效？）

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