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Memory ordering - 内存屏障

蒸熟的土豆 2022-03-11 阅读 78
java

CPU缓存会导致两个关于内存的并发问题:

  1. 可见性
  2. 有序性

可见性描述的是多个线程的问题,一个线程修改变量之后,另一个线程却无法查看变量最新值的问题。

有序性描述的是一个线程的问题,一个线程内的读写操作发生了重排序。但是这个现象一定是通过另外一个线程观察到的,因为对于同一个线程具有as-if-serial的性质。

有序性问题可分为两大类:

  1. 编译重排序和CPU指令并行执行重排序:指令的执行顺序在物理时间上发生了真正意义上的的重排序,即代码上位于后面的指令,却先执行了。
  2. CPU读写缓冲区重排序:指令的执行顺序在物理时间上还是按照代码的顺序执行,但是由于CPU的Store buffer和Invalid Queue,另一个线程观察到的变量读写顺序发生了颠倒。这本质上是由于可见性导致的问题,即变量的修改不能立即全局可见。

为了解决可见性以及有序性的问题,引入了优化屏障 (Optimization Barrier)和内存屏障 (Memory Barrier)。

优化屏障 (Optimization Barrier):避免编译器的重排序优化操作

内存屏障 (Memory Barrier):(1)避免CPU指令执行时的重排序.(2)解决可见性问题,从而避免CPU读写缓冲区导致的重排序。

所以内存屏障同时解决了可见性以及有序性的问题。

参考:

https://www.0xffffff.org/2017/02/21/40-atomic-variable-mutex-and-memory-barrier

https://zhuanlan.zhihu.com/p/125549632

https://zhuanlan.zhihu.com/p/66085562

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