了解 CLR 2.0 内存模型

Question

Joe Duffy，给了6 rules that describe the CLR 2.0+ memory model（它是实际的实现，不是任何 ECMA 标准）我正在写下我试图解决这个问题的尝试，主要是作为一种橡胶回避的方式，但如果我的逻辑有误，至少这里有人能在它让我伤心之前抓住它。

• 规则 1：负载之间的数据依赖性 并且商店永远不会受到侵犯。
• 规则 2：所有商店都有发布语义， 即没有负载或存储可以移动 一。
• 规则 3：所有易失性负载均 获取，即没有加载或存储可能 移到前一个。
• 规则 4：无负载和 商店可能会跨越一个完整的障碍 （例如 Thread.MemoryBarrier，锁 获取，Interlocked.Exchange， Interlocked.CompareExchange 等）。
• 规则 5：加载和存储到堆 可能永远不会被介绍。
• 规则 6： 只能删除加载和存储 当合并相邻的负载和 从/到同一地点的商店。

我正在尝试理解这些规则。

x = y
y = 0 // Cannot move before the previous line according to Rule 1.

x = y
z = 0
// equates to this sequence of loads and stores before possible re-ordering
load y
store x
load 0
store z

看这个，看来load 0 可以上移到load y 之前，但是store 可能根本不会重新排序。因此，如果一个线程看到 z == 0，那么它也会看到 x == y。

如果 y 是 volatile，则加载 0 不能在加载 y 之前移动，否则它可以。不稳定的商店似乎没有任何特殊属性，没有商店可以相互重新订购（这是一个非常强大的保证！）

完整的障碍就像沙中的一条线，装载和存储无法移动。

不知道第 5 条是什么意思。

我猜规则 6 的意思是如果你这样做：

x = y
x = z

那么 CLR 就可以同时删除对 y 的加载和对 x 的第一次存储。

x = y
z = y
// equates to this sequence of loads and stores before possible re-ordering
load y
store x
load y
store z
// could be re-ordered like this
load y
load y
store x
store z
// rule 6 applied means this is possible?
load y
store x // but don't pop y from stack (or first duplicate item on top of stack)
store z

如果 y 不稳定怎么办？我在规则中看不到任何禁止执行上述优化的内容。这并不违反双重检查锁定，因为两个相同条件之间的 lock() 可以防止负载移动到相邻位置，并且根据规则 6，这是唯一可以消除它们的时间。

所以我想我理解除了规则 5 之外的所有内容。任何人都想启发我（或纠正我或在上述任何内容中添加一些内容？）

Answer 1

Joe Duffy 在Concurrent Programming on Windows 的 pp517-18 上讨论了规则 5：

作为一个负载可能是什么时候的例子 介绍，考虑这段代码：

MyObject mo = ...;
int f = mo.field;
if (f == 0)
{
    // do something
    Console.WriteLine(f);
}

如果初始之间的时间段 将 mo.field 读入变量 f 和 随后在 Console.WriteLine 足够长，一个 编译器可能会决定它会更多 有效地重读 mo.field 两次。 ...如果这样做的话，这将是一个问题 mo 是一个堆对象，线程是 同时写入 mo.field。这 if-block 可能包含假设 读入 f 的值保持为 0，并且 引入读取可能会中断 这个假设。此外 禁止这个 volatile 变量，.NET 内存模型 禁止它用于普通变量 也指 GC 堆内存。

我blogged about one important place where this matters：引发事件的标准模式。

EventHandler handler = MyEvent;
if (handler != null)
    handler(this, EventArgs.Empty);

为了防止在单独线程上删除事件处理程序时出现问题，我们读取MyEvent 的当前值，并且仅在该委托为非空时调用事件处理程序。

如果可以引入从堆中读取，编译器/JIT 可能会决定最好再次读取 MyEvent，而不是使用会引入竞争条件的本地。