Question

假设我们有以下代码：

class Program
 {
    static volatile bool flag1;
    static volatile bool flag2;
    static volatile int val;
    static void Main(string[] args)
    {
      for (int i = 0; i < 10000 * 10000; i++)
      {
        if (i % 500000 == 0)
        {
          Console.WriteLine("{0:#,0}",i);
        }

        flag1 = false;
        flag2 = false;
        val = 0;

        Parallel.Invoke(A1, A2);

        if (val == 0)
          throw new Exception(string.Format("{0:#,0}: {1}, {2}", i, flag1, flag2));
      }
    }

    static void A1()
    {
      flag2 = true;
      if (flag1)
        val = 1;
    }
    static void A2()
    {
      flag1 = true;
      if (flag2)
        val = 2;
    }
  }
}

这是错的！主要的问题是为什么......我认为CPU使用flag1 = true重新排序操作;和if（flag2）语句，但变量flag1和flag2标记为volatile字段...

Answer 1

在.NET内存模型中，运行时（CLI）将确保对volatile字段的更改不会缓存在寄存器中，因此可以在其他线程上立即看到对任何线程的更改（ NB this在其他内存模型中并非如此，包括Java）。

但是，这并没有说明跨多个，不稳定或不可用的字段的操作的相对顺序。

要在多个字段之间提供一致的排序，您需要使用锁（或内存屏障，显式或隐式使用包含内存屏障的方法之一）。

有关详细信息，请参阅"Concurrent Programming on Windows", Joe Duffy, AW, 2008

Answer 2

ECMA-335规范说：

易失性读取具有“获取语义”，这意味着读取是保证在对发生的内存的任何引用之前发生在CIL指令序列中的读指令之后。 ：一种 volatile写有“释放语义”意味着写是保证在写入之前的任何内存引用之后发生 CIL指令序列中的指令。一致的 CLI的实现应保证volatile的这种语义操作。这可确保所有线程都会观察到volatile 由任何其他线程按执行顺序执行的写入。但符合要求的实施是不需要提供易失写入的单个总排序从所有执行线程中可以看出。

让我们看看它的样子：

因此，我们有两个半栅栏：一个用于易失性写入，一个用于易失性读取。他们并没有保护我们不要重新安排他们之间的指示。
而且，即使在像AMD64（x86-64）it is allowed stores to be reordered after loads这样的严格架构上也是如此。
对于硬件内存模型较弱的其他架构，您可以观察到更有趣的内容。在ARM上，如果以非易失方式分配参考，则可以观察到部分构造的对象要修复您的示例，您应该在赋值和if子句之间放置Thread.MemoryBarrier()调用：

static void A1()
{
  flag2 = true;
  Thread.MemoryBarrier();
  if (flag1)
    val = 1;
}
static void A2()
{
  flag1 = true;
  Thread.MemoryBarrier();
  if (flag2)
    val = 2;
}

这将通过添加全围栏来保护我们免于重新排序这些说明。

.NET多线程，易失性和内存模型

2 个答案: