Question

我问了 this 问题，并且 this 有趣（并且有点令人不安）答案。

Daniel在他的回答中指出（除非我读错了） ECMA-335 CLI 规范允许编译器生成从以下{NullReferenceException生成DoCallback的代码{1}}方法。

class MyClass {
    private Action _Callback;
    public Action Callback { 
        get { return _Callback; }
        set { _Callback = value; }
    }
    public void DoCallback() {
        Action local;
        local = Callback;
        if (local == null)
            local = new Action(() => { });
        local();
    }
}

他说，为了保证NullReferenceException不被抛出，volatile关键字应该在_Callback上使用，或者lock应该在线路周围使用local = Callback;。

有人可以证实这一点吗？而且，如果确实如此， Mono 和 .NET 编译器在这个问题上的行为是否存在差异？

修改
以下是 standard 的链接。

更新
我认为这是规范的相关部分（12.6.4）：

符合CLI的实现可以自由执行程序   在单个线程中使用任何保证的技术   执行，线程产生的副作用和异常   以CIL指定的顺序可见。仅为此目的   易失性操作（包括易失性读取）构成可见   副作用。（注意，虽然只有易失性操作构成   可见的副作用，挥发性操作也会影响能见度   非易失性引用。）挥发性操作在   §12.6.7。相对于异常没有排序保证   由另一个线程注入一个线程（例如   有时称为“异步异常”（例如，   System.Threading.ThreadAbortException）。

[理由：优化   编译器可以自由地重新排序副作用和同步异常   此重新排序的程度不会改变任何可观察的程序   行为。最终理由]

[注意：CLI的实现是   允许使用优化编译器，例如，转换CIL   编译器维护的本机机器代码（在每个机器人内部）   单个执行线程）相同的副作用和顺序   同步异常。

所以...我很好奇这个语句是否允许编译器优化Callback属性（访问一个简单字段）和local变量来生成以下内容，在单个执行线程中具有相同行为：

if (_Callback != null) _Callback();
else new Action(() => { })();

volatile关键字上的12.6.7部分似乎为希望避免优化的程序员提供了解决方案：

易失性读取具有“获取语义”，意味着读取是保证在之后发生的任何内存引用之前发生 CIL指令序列中的读指令。一个易变的写具有“释放语义”意味着写保证会发生在CIL中写入指令之前的任何内存引用之后指令序列。 CLI的一致性实现应保证volatile操作的这种语义。这确保了所有线程将观察由任何其他线程执行的易失性写入他们执行的顺序。但是，符合要求的实施不是如图所示，需要提供易失写入的单个总排序来自所有执行线程。转换的优化编译器 CIL到本机代码不应删除任何易失操作，也不应删除它将多个易失性操作合并为一个操作。

Answer 1

在 CLR中通过C＃（第264-265页），Jeffrey Richter讨论了这个具体问题，并承认可以将局部变量换出：

[T]编译器可以优化他的代码以完全删除本地变量。如果发生这种情况，此版本的代码与[直接引用事件/回调两次的版本]相同，因此仍然可以使用NullReferenceException。

Richter建议使用Interlocked.CompareExchange<T>来明确解决此问题：

public void DoCallback() 
{
    Action local = Interlocked.CompareExchange(ref _Callback, null, null);
    if (local != null)
        local();
}

然而，Richter承认微软的即时（JIT）编译器不优化掉局部变量;而且，虽然理论上这可能会发生变化，但几乎肯定不会发生变化，因为它会导致过多的应用程序因此而中断。

这个问题已在“Allowed C# Compiler optimization on local variables and refetching value from memory”中详细询问并回答。请务必阅读xanatox及其引用的“Understand the Impact of Low-Lock Techniques in Multithreaded Apps”文章。由于您专门询问了Mono，因此您应该注意引用的“[Mono-dev] Memory Model?”邮件列表消息：

现在，我们提供了与您正在运行的体系结构支持的ecma接近的松散语义。

Answer 2

此代码将不抛出空引用异常。这个是线程安全的：

public void DoCallback() {
    Action local;
    local = Callback;
    if (local == null)
        local = new Action(() => { });
    local();
}

这个是线程安全的，并且不能在Callback上抛出NullReferenceException，是因为它在执行null check / call之前复制到局部变量。即使在空检查之后将原始Callback设置为null，局部变量仍然有效。

然而以下是一个不同的故事：

public void DoCallbackIfElse() {
    if (null != Callback) Callback();
    else new Action(() => { })();
}

在这一个中，它正在查看一个公共变量，在if (null != Callback)之后可以将Callback更改为null，这会在Callback();上引发异常

在这种常见模式中是否存在用于防止NullReferenceException的竞争条件？

2 个答案: