缓存一致性和生成线程答案

【问题标题】：Cache consistency & spawning a thread缓存一致性和生成线程
【发布时间】：2011-02-28 09:27:46
【问题描述】：

背景

我一直在阅读各种书籍和文章，以了解并发执行环境中的处理器缓存、缓存一致性和内存屏障。不过到目前为止，我还无法确定我的常见编码实践在最严格的意义上是否安全。

假设

以下伪代码在双处理器机器上执行：

int sharedVar = 0;

myThread()
{
    print(sharedVar);
}

main()
{
    sharedVar = 1;
    spawnThread(myThread);
    sleep(-1);
}

main() 在处理器 1 (P1) 上执行，而 myThread() 在 P2 上执行。
最初，sharedVar 存在于 P1 和 P2 的缓存中，初始值为 0（由于上面未显示的一些“预热代码”。）

问题

严格来说——最好不假设任何特定类型的 CPU——myThread() 是否保证打印 1？

根据我对处理器缓存的新知识，在 print() 语句时，P2 可能没有收到由 P1 在 main() 中的赋值导致的 sharedVar 无效请求，这似乎完全有可能。因此，myThread() 似乎有可能打印 0。

参考文献

这些是我一直在阅读的相关文章和书籍：

【问题讨论】：

标签： multithreading caching thread-safety cpu-architecture

【解决方案1】：

严格来说——最好不假设任何特定类型的 CPU——myThread() 是否保证打印 1？

理论上，它可以打印0 或1，即使在x86 上，因为stores can move after loads on almost any architecture。

实际上，很难让myThread() 打印0。
产生一个线程很可能会作为隐式存储/释放memory barrier，因为它可能会：
- 在执行路径上至少有一条导致内存屏障的指令 - 互锁指令、显式内存屏障指令等，
- 或者在调用 myThread() 时，存储将简单地从 store buffer 中退出/耗尽，因为设置新线程会导致执行许多指令 - 其中包括许多存储。

【讨论】：

【解决方案2】：

我将在这里只对 Java 说话：myThread() 保证打印 1，因为 Java 语言规范 中的 happens before definition（第 17.4 节） .5)。

在main() 中对sharedVar 的写入发生在使用函数myThread() 生成线程之前，因为变量赋值在程序顺序中排在第一位。接下来，生成一个线程发生在线程中正在启动的任何操作之前。通过第 17.4.5 节中定义的传递性 (hb(x, y) 和 hb(y, z) 暗示 hb(x, z))，写入变量sharedVar 发生在 print() 在myThread() 中读取sharedVar。

您可能还喜欢阅读 Brian Goetz 的文章 Java theory and practice: Fixing the Java Memory Model, Part 2 涵盖该主题，以及他的书 Java Concurrency in Practice。

【讨论】：