Question

这篇文章：http://www.aristeia.com/Papers/DDJ_Jul_Aug_2004_revised.pdf（第12页）似乎在锁和内存障碍之间有所区别

我想知道锁，内存屏障和信号量之间的区别是什么？

（虽然其他问题可能会提到锁和同步对象之间的区别，但我没有发现锁和内存屏障之间的区别）

Answer 1

memory barrier是一种订购内存访问的方法。编译器和CPU可以更改此顺序以进行优化，但在多线程环境中，这可能是一个问题。与其他人的主要区别在于线程不会被此停止。
lock or mutex确保代码只能由1个线程访问。在本节中，您可以将环境视为单线程，因此不需要内存屏障。
a semaphore基本上是一个可以增加（v（））或减少（p（））的计数器。如果计数器为0，则p（）暂停线程，直到计数器不再为0.这是一种同步线程的方法，但我更喜欢使用互斥锁或condition variables（有争议，但这是我的看法）。当初始计数器为1时，信号量称为二进制信号量，它类似于锁。

锁和信号量之间的一个很大区别是线程拥有锁，因此没有其他线程应该尝试解锁，而信号量不是这种情况。

Answer 2

内存屏障（也称为围栏）是一种硬件操作确保对全局的不同读写顺序可见商店。在典型的现代处理器上，存储器访问是流水线，可能发生故障。内存屏障确保了这一点这不会发生。完整的内存屏障将确保所有负载它之前的商店和商店在随后的任何商店或商店之前发生它。（许多处理器支持部分障碍;例如在Sparc上，a membar #StoreStore确保在它之前发生的所有商店在之后发生的任何商店之前对所有其他进程可见它）。

这就是记忆障碍。它不会阻塞线程，或任何东西。

互斥体和信号量是更高级别的灵长类动物，在实现中操作系统。请求互斥锁的线程将阻塞，和执行程序暂停执行，直到该互斥锁是空闲的。该 OS中的内核代码将按顺序包含内存屏障指令实现互斥，但它做得更多;记忆障碍指令将暂停硬件执行（所有线程），直到必要条件已达到 - 一微秒左右大多数，整个处理器停止这段时间。当你尝试锁定互斥锁，另一个线程已经拥有它，操作系统将暂停你的线程（只有你的线程 - 处理器继续执行其他线程）直到持有互斥锁的人释放它，哪个可能是几秒，几分钟甚至几天。（当然，如果它不仅仅是一个几百毫秒，这可能是一个错误。）

最后，信号量和信号量之间并没有太大区别互斥;互斥量可以被认为是一个计数为1的信号量。

Answer 3

现在的简单说明。

<强>锁定

对这段代码是否可以继续进行原子测试

lock (myObject)
{
    // Stuff to do when I acquire the lock
}

这通常是单个CPU指令，用于测试变量并将其设置为单个原子操作。更多信息，http://en.wikipedia.org/wiki/Test-and-set#Hardware_implementation_of_test-and-set_2

记忆障碍

是否向处理器提示它无法按顺序执行这些指令。没有它，指令可以不按顺序执行，就像在双重检查锁定中一样，可以在锁定之前执行两次空检查。

Thread.MemoryBarrier();
public static Singleton Instance()
{
    if (_singletonInstance == null)
    {
        lock(myObject)
        {
            if (_singletonInstance == null)
            {
                _singletonInstance = new Singleton();
            }
        }
    }
}

这也是一组CPU指令，它们实现了内存屏障，以明确告诉CPU它不能无序地执行操作。

<强>信号灯

类似于锁，除了它们通常用于多个线程。即例如，如果您可以处理10个并发磁盘读取，则使用信号量。根据处理器的不同，这可以是它自己的指令，也可以是带有更多中断的测试和设置指令（例如在ARM上）。

锁，记忆障碍，信号量之间的区别

3 个答案: