对于C＃中的volatile字段，实际上可以保证什么？

2024-06-02 • 问答

对于volatile关键字与System.Threading.Thread.VolatileRead / VolatileWrite和System.Threading.Volatile.Read/Write而言，我对.NET / C＃文档感到困惑。我试图了解对于可变字段到底能保证什么，以及这些方法到底在做什么。

我以为volatile提供了发布/获取的语义，但是Thread.VolatileRead / VolatileWrite的文档让我怀疑我的理解是否正确。

这是volatile的语言参考：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/keywords/volatile

添加volatile修饰符可确保所有线程均遵守任何其他线程按以下顺序执行易失性写入：他们被执行了。不能保证单个总订购从执行的所有线程来看，都是易失性写入。

到目前为止，这是有道理的。这是语言规范：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/language-specification/classes#volatile-fields

对于易失性字段，此类重新排序优化受到限制：

对易失性字段的读取称为易失性读取。易失性读取具有“获取语义”。也就是说，可以保证它先于指令后出现的任何对内存的引用顺序。易失性字段的写入称为易失性写入。易失性写入具有“释放语义”。也就是说，它一定会发生在写指令之前的任何内存引用之后指令顺序。

这些限制确保所有线程都将观察到不稳定由任何其他线程执行的写入顺序执行。不需要遵循实施即可提供从所有线程的易失性写入的单个总顺序执行。

同样，volatile似乎提供了发布/获取语义。

但是，然后我看一下Thread.VolatileRead的文档： https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.thread.volatileread?view=netframework-4.8#System_Threading_Thread_VolatileRead_System_Int64__

读取字段的值。该值是任何人写的最新值计算机中的处理器，无论处理器数量或处理器缓存的状态。 ...在多处理器系统上，VolatileRead 获取由任何人写入存储位置的最新值处理器。这可能需要刷新处理器缓存。

对于Thread.VolatileWrite：

立即将一个值写入字段，以便该值对计算机中的所有处理器。

这看起来比单个存储/装入栅栏（发布/获取）要严格，尤其是有关刷新处理器缓存的部分，即比volatile更严格的保证。但随后同一文档说：

在C＃中，对字段使用volatile修饰符可确保所有使用VolatileRead或VolatileWrite
访问该字段

所以我的问题是-与存储缓冲区有关的volatile字段可以保证什么-只是释放/获取，还是更强大的Thread.VolatileRead / Write保证？还是我对VolatileRead/Write的理解是错误的，而这些理解与volatile相同？

System.Threading.Thread.VolatileRead/VolatileWrite和System.Threading.Volatile.Read/Write之间没有区别-这些是相同的辅助方法，它们在读取或写入之前模拟了完整的内存屏障（不必使用MFENCE指令）。这是内部实现：

public static void VolatileWrite(ref sbyte address,sbyte value)
{
  Thread.MemoryBarrier();
  address = value;
}

volatile变量在具有较弱内存模型的过时IA处理器体系结构（Itanium）上使用（-ed）获取/释放语义。
在最流行的x86架构中，volatile修饰符可避免编译器优化，并且还可使用带有lock前缀的指令来保证一致性。

总而言之，编译器可能会使用各种技巧来遵守C# memory model，其中指出：

在 volatile 读取之前或在 volatile 写入
之后，不能进行任何读取或写入。
所有写入均具有 volatile 写入
的效果

对于C＃中的volatile字段，实际上可以保证什么？

sgmk3738 回答：对于C＃中的volatile字段，实际上可以保证什么？

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