Question

https://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/jj883956.aspx

考虑轮询循环模式：
private bool _flag = true; 
public void Run() 
{
    // Set _flag to false on another thread
    new Thread(() => { _flag = false; }).Start();
    // Poll the _flag field until it is set to false
    while (_flag) ;
    // The loop might never terminate! 
} 
在这种情况下，.NET 4.5 JIT编译器可能会这样重写循环：
if (_flag) { while (true); } 
在单线程情况下，   转型是完全合法的，通常来说，   循环的优化是非常好的。但是，如果设置了_flag   如果在另一个线程上设置为false，则优化可能会导致挂起。

请注意，如果_flag字段是volatile，则JIT编译器不会   提升读取的循环。（请参见   12月的文章中对此模式进行了更详细的说明。）

如果我锁定_flag或仅使其volatile停止优化，JIT编译器是否仍将如上所述优化代码？

埃里克·利珀特（Eric Lippert）关于挥发物的说法如下：

坦率地说，我不鼓励您从事不稳定的领域。易挥发的字段表明您正在疯狂地做某事：您正在尝试在两个不同的线程上读取和写入相同的值没有锁定的位置。锁可确保读取或读取内存观察到锁内部的修改是一致的，锁保证一次只有一个线程访问给定的内存块，并且以此类推。锁太慢的情况非常多很小，并且您可能会弄错代码的可能性因为您不了解确切的内存模型非常大。一世除最琐碎的代码外，请勿尝试编写任何低锁代码互锁操作的用法。我将“ volatile”的用法留给真正的专家。

总结：谁能确保上述优化不会破坏我的代码？只有volatile？还有lock语句吗？还是其他？

当埃里克·利珀特（Eric Lippert）阻止您使用volatile时，还必须有其他东西吗？

拒绝投票者：感谢您对此问题的所有反馈。特别是如果您投票否决，我想听听您为什么认为这是一个不好的问题。

bool变量不是线程同步原语：这个问题是一个Generell问题。编译器什么时候不做优化？

Dupilcate：：该问题明确涉及优化。您链接的链接没有提到优化。

Answer 1

让我们回答所提出的问题：

如果我锁定_flag或仅使其变得易失，JIT编译器是否仍将如上所述优化代码？

好的，我们不要回答这个问题，因为这个问题太复杂了。让我们将其分解为一系列不太复杂的问题。

如果我锁定_flag，JIT编译器是否仍将如上所述优化代码？

简短的回答：lock比volatile提供了一个更强的保证，所以不，如果存在以下情况，将不允许抖动将读数提升到循环之外：锁定_flag的读取。当然，锁也必须位于写操作附近。锁只有在无处不在的情况下才能使用。

private bool _flag = true; 
private object _flagLock = new object();
public void Run() 
{
  new Thread(() => { lock(_flaglock) _flag = false; }).Start();
  while (true)
    lock (_flaglock)
      if (!_flag)
        break;
}

（当然，我注意到，这是一种等待一个线程向另一个线程发出信号的非常糟糕的方法。永远不要坐在轮询标志的紧密循环中！请使用等待句柄像个明智的人。）

您说锁比挥发物强；是什么意思？

读取易失性可防止某些操作随时间移动。写入易失性可防止某些操作随时间移动。锁可防止 more 操作及时移动。这些预防语义被称为“内存围栏”-基本上，挥发物引入了半围栏，锁引入了全围栏。

有关特殊副作用的详细信息，请阅读C＃规范部分。

一如既往，我会提醒您，挥发物不会为您提供全局的新鲜度保证。在多线程C＃编程中，没有变量的“最新”值，因此易失性读取不会为您提供“最新”值，因为它不存在。存在“最新”值的想法意味着始终观察到读写在时间上具有全局一致的顺序，这是错误的。线程仍然可以在易失性读写顺序上发生分歧。

锁阻止此优化；挥发物阻止了这种优化。是唯一阻止优化的事情吗？

不。您还可以使用Interlocked操作，也可以显式引入内存防护。

我是否足够理解以正确使用volatile？

不。

我该怎么办？

首先不要编写多线程程序。一个程序中有多个控制线程是一个坏主意。

如果必须的话，不要跨线程共享内存。将线程用作低成本进程，并且仅在闲置的CPU可以执行CPU密集型任务时才使用它们。对所有I / O操作使用单线程异步。

如果必须在线程之间共享内存，请使用可用的最高级别的编程结构，而不要使用最低级别的。使用CancellationToken表示在异步工作流中其他位置被取消的操作。

Answer 2

使用lock或Interlocked Operations时，您是在告诉编译器块或内存位置存在数据争用，并且不能对访问这些位置做出假设。因此，编译器放弃了可以在无数据争用环境中执行的优化。此隐含合同还意味着您要告诉编译器，您将以适当的无数据争用的方式访问这些位置。

Answer 3

这个问题明确地关于优化

这不是正确的观点。重要的是如何指定语言的行为。 JIT将仅在不违反规范的约束下进行优化。因此，优化对于程序是不可见的。这个问题中的代码的问题不在于它正在被优化。问题是规范中没有任何内容强制程序正确。为了解决此问题，您不关闭优化或以某种方式与编译器通信。您使用可以保证所需行为的原语。

您无法锁定_flag。 lock是Monitor类的语法。该类基于堆上的对象锁定。 _flag是不可锁定的布尔值。

这几天，我将使用CancellationTokenSource来取消循环。它在内部使用易失性访问，但对您隐藏。循环轮询CancellationToken，并通过调用CancellationTokenSource.Cancel()来取消循环。这是非常自我记录，易于实现。

您还可以将对_flag的所有访问都包装在一个锁中。看起来像这样：

object lockObj = new object(); //need any heap object to lock
...

while (true) {
 lock (lockObj) {
  if (_flag) break;
 }
 ...
}

...

lock (lockObj) _flag = true;

您也可以使用volatile。埃里克·利珀特（Eric Lippert）非常正确，如果不需要，最好不要接触硬核线程的东西。

Answer 4

C＃volatile关键字实现了所谓的获取和释放语义，因此使用它进行简单的线程同步是完全合法的。而且任何符合标准的JIT引擎都不应对其进行优化。

当然，这是一种伪造的语言功能，因为C / C ++具有不同的语义，而这正是大多数程序员可能已经习惯的。因此，“ volatile”的特定于C＃和Windows的特定用法（ARM体系结构除外）有时会造成混淆。

.NET JIT编译器易失性优化

4 个答案: