c# - 半栅栏和全栅栏？

Question

我一直在阅读Full fences可以防止任何类型的指令在该围栏周围重新排序或缓存(通过memoryBarrier)

然后，我阅读了有关生成“半栅栏”的volatile的信息:

The volatile keyword instructs the compiler to generate an acquire-fence on every read from that field, and a release-fence on every write to that field.

获得栅栏

An acquire-fence prevents other reads/writes from being moved before the fence;

释放栅栏

A release-fence prevents other reads/writes from being moved after the fence.

有人可以用简单的英语给我解释这两个句子吗？

(篱笆在哪里？)

编辑

在这里得到一些答案之后-我已经绘制了一张可以帮助所有人的图纸-我认为。

http://i.stack.imgur.com/A5F7P.jpg

Answer 1

您所指的措辞看起来像我经常使用的措辞。规范虽然这样说:

对volatile字段的读取称为volatile读取。 volatile 读取具有“获取语义”。也就是说，保证在指令序列中发生在对内存的任何引用之前。

volatile 字段的写入称为 volatile 写入。 volatile 写入具有“释放语义”。即，保证在指令序列中的写入指令之前的任何存储器引用之后发生。

但是，我通常会使用您在问题中引用的措辞，因为我想将重点放在可以移动指令的事实上。您引用的措辞与规范是等效的。

我将举几个例子。在这些示例中，我将使用一种特殊的符号，该符号使用↑箭头指示释放围栏，并使用↓箭头指示获取围栏。不允许任何其他指令向下 float 超过↑箭头或向上 float 超过↓箭头。将箭头视为排斥一切。

考虑下面的代码。

static int x = 0;
static int y = 0;

static void Main()
{
  x++
  y++;
}

将其重写以显示各个指令将如下所示。

static void Main()
{
  read x into register1
  increment register1
  write register1 into x
  read y into register1
  increment register1
  write register1 into y
}

现在，由于在此示例中没有内存障碍，因此C#编译器，JIT编译器或硬件可以自由地以许多不同的方式对其进行优化，只要执​​行线程感知到的逻辑顺序与物理顺序一致即可。这是一种这样的优化。注意如何交换对x和y的读写。

static void Main()
{
  read y into register1
  read x into register2
  increment register1
  increment register2
  write register1 into y
  write register2 into x
}

现在，这次将这些变量更改为volatile。我将使用箭头符号标记内存障碍。注意如何保留对x和y的读写顺序。这是因为指令无法越过我们的障碍(以↓和↑箭头表示)。现在，这很重要。注意，仍然允许x指令的增量和写入向下 float ，而y的读取向上 float 。这仍然是有效的，因为我们使用的是半栅栏。

static volatile int x = 0;
static volatile int y = 0;

static void Main()
{
  read x into register1
  ↓    // volatile read
  read y into register2
  ↓    // volatile read
  increment register1
  increment register2
  ↑    // volatile write
  write register1 into x
  ↑    // volatile write
  write register2 into y
}

这是一个非常琐碎的例子。看看我的答案here，了解volatile如何在双重检查模式中有所作为的一个重要例子。我使用了与此处相同的箭头符号，以使可视化变得容易。

现在，我们还有Thread.MemoryBarrier方法可以使用。它会生成一个完整的围栏。因此，如果我们使用箭头符号，则可以直观地看到它的工作方式。

考虑这个例子。

static int x = 0;
static int y = 0;

static void Main
{
  x++;
  Thread.MemoryBarrier();
  y++;
}

如果我们要像以前一样显示各个说明，则该内容应如下所示。注意，现在完全禁止了指令移动。在不损害指令逻辑顺序的情况下，实际上没有其他方法可以执行此操作。

static void Main()
{
  read x into register1
  increment register1
  write register1 into x
  ↑    // Thread.MemoryBarrier
  ↓    // Thread.MemoryBarrier
  read y into register1
  increment register1
  write register1 into y
}

好，再举一个例子。这次让我们使用VB.NET。 VB.NET没有volatile关键字。那么，我们如何模仿VB.NET中的 volatile 读取？我们将使用Thread.MemoryBarrier .1

Public Function VolatileRead(ByRef address as Integer) as Integer
  Dim local = address
  Thread.MemoryBarrier()
  Return local
End Function

这就是我们用箭头表示的样子。

Public Function VolatileRead(ByRef address as Integer) as Integer
  read address into register1
  ↑    // Thread.MemoryBarrier
  ↓    // Thread.MemoryBarrier
  return register1
End Function

重要的是要注意，由于我们要模仿 volatile 读取，因此必须在实际读取之后放置对Thread.MemoryBarrier的调用。不要陷入这样的陷阱: volatile 读意味着“新读”，而 volatile 写意味着“已提交”。这不是它的工作方式，当然也不是该规范描述的内容。

更新:

引用图片。

wait! I am verifing that all the Writes are finished!

和

wait! I am verifying that all the consumers have got the current value!

这就是我在说的陷阱。这些陈述并不完全准确。是的，在硬件级别实现的内存屏障可以使高速缓存一致性行同步，结果，上面的陈述对于发生的情况可能有些准确。但是，volatile只不过限制了指令的移动。规范说没有关于从内存加载值或将其存储到内存屏障所在位置的。

1当然已经有内置的Thread.VolatileRead了。您会注意到它的实现与我在此处所做的完全相同。