这里需要内存屏障吗？

Question

我有以下情况：

var tmp1 = new MyObject() { A = i, B = 2 };
// ** write barrier here??
this.Obj = tmp1;

另一个线程可以做类似这样的事情：

var tmp = this.Obj;
// ** read barrier here?? 
use(tmp.A);

像 'Obj' 这样的对象只需要编写一次，然后被多个线程（多次）读取。

我知道 Obj 在两个线程中均不为 null。我也不关心 'this.Obj' 的同步。我关心的是，一旦我读取了引用 tmp = Obj，那么内容（如 A 和 B）也是有效的。

我的问题是：我是否需要在上面标记的位置设置内存屏障（例如 Thread.MemoryBarrier();）来确保这一点，还是这总是隐含的 OK？

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人们似乎不喜欢这个问题。

我的问题源于以下情况。我已经阅读了有关内存栅栏的资料，它们保证：（引用）

执行当前线程的处理器不能以使内存访问在调用 MemoryBarrier 之前执行，而在调用 MemoryBarrier 之后执行的方式重新排序指令。

如果你看一下代码，CPU / 编译器可能能够重新编写代码：

var tmp1 = new MyObject();
tmp1.A = i;
tmp1.B = 2;
this.Obj = tmp1;

更糟糕的是：

var tmp1 = new MyObject();
this.Obj = tmp1;
tmp1.A = i;
tmp1.B = 2;

如果另一个线程取走了最后的案例，它可以从内存中读取this.Obj，而A和B仍然具有默认值。

请注意，这不仅仅是编译器能够重新排序的问题；这也涉及到CPU允许重新排序的问题。

换句话说：（感谢@MattBurland）是否保证对象初始化器在将tmp1分配给this.Obj之前运行？还是我需要使用内存栅栏来手动确保这一点？

- atlaste

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@HenkHolterman this 不是关键字。我更关心的是您应该在何时使用这些概念（我已经阅读了大量的互联网信息，这是我理解应该如何使用它们，但我仍然觉得很困惑）。至于C ++的备注 - 我对概念感兴趣，这应该适用于任何语言...据我所知，这些概念是'read'，'write'和'full' fences，其中Thread.MemoryBarrier是一个完整的fence。 - atlaste

如果代码只被写了一次，那么这里实际上并没有问题。除非你担心 this.Obj 是可变的，并且读取线程可能会更改 A 和/或 B。但是你说你不关心同步问题。 - Matt Burland

你是想保护MyObject的内容吗？那么你应该从对象内部寻找解决方法，例如通过将其设置为只读或不可变。 - Panagiotis Kanavos

好的，问题是：在将tmp1赋值给this.Obj之前，对象初始化程序是否保证会运行。是这样吗？我希望是这样，但实际上我并不确定。 - Matt Burland

请注意，您不需要完整的屏障...半个栅栏就足够了。 如果this.Obj是一个字段，则可以使用Volatile.Write（this.Obj, tmp1）; 如果不是，则可以拥有一个static volatile int _barrier;，然后执行：_barrier = 0; this.Obj = tmp1; - xanatos

Answer 1

C#规范只保证重排序不会影响当前线程所看到的内容。因此，似乎JIT可以自由地重新排列下面的2-4操作，因为这并不影响生产者线程的行为：

1. 创建一个新的MyObject
2. 将i赋值给成员A
3. 将2分配给成员B
4. 将新对象分配给this.Obj

因此，在步骤3和4之间需要一个屏障。另一种选择是使this.Obj成为volatile。这将确保在写入this.Obj后不允许移动其他读取或写入，并强制执行所需的顺序。

- Dark Falcon

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谢谢，这就是我一直在寻找的信息。只是想知道，你特别提到了“创建”；如果我使用构造函数而不是初始化器，会有什么区别吗？ - atlaste

我不是100%确定，但我怀疑在理论上它们是等价的。 在实践中，我怀疑构造函数可能会意外解决排序问题，仅仅因为它可能没有被内联。 如果它被内联了，指令序列是相同的，因此会遭受相同的重新排序潜在问题。 - Dark Falcon

好的，只是为了确认一下。这意味着在这种情况下永远不需要读取屏障，因为它不能被重新排序以导致问题。在3和4之间的写入屏障或易失性（还没有考虑过）将足够。正确吗？ - atlaste

这是正确的。请注意，如果您只使用屏障，您的读者可能会在本地缓存读取。如果您真的关心对象是相对较新的，请使用锁定或使用volatile。无论如何，屏障和volatile都将确保读者永远不会看到不完整的对象。 - Dark Falcon