Memory Barrior, 内存屏障
“Memory Barrior, 内存屏障” 屏障技术 内存屏障技术是一种屏障指令,它可以让 CPU 或者编译器在执行内存相关操作时遵循特定的约束,目前多数的现代处理器都会乱序执行指令以最大化性能,但是该技术能够保证内存操作的顺序性,在内存屏障前执行的操作一定会先于内存屏障后执行的操作6。 https://draveness.me/golang/docs/part3-runtime/ch07-memory/golang-garbage-collector/ 内存屏障 Memory Barrior 内存屏障 (Memory barrier) 为什么会有内存屏障 每个CPU都会有自己的缓存 (有的甚至L1,L2,L3) ,缓存的目的就是为了提高性能,避免每次都要向内存取。但是这样的弊端也很明显: 不能实时的和内存发生信息交换,分在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同。 用volatile关键字修饰变量可以解决上述问题,那么volatile是如何做到这一点的呢?那就是内存屏障,内存屏障是硬件层的概念,不同的硬件平台实现内存屏障的手段并java通过屏蔽这些差异,统一由jvm来生成内存屏障的指令。 内存屏障是什么 硬件层的内存屏障分为两种: Load Barrier 和 Store Barrier即读屏障和写屏障。 内存屏障有两个作用: 阻止屏障两侧的指令重排序; 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存,让缓存中相应的数据失效。 对于Load Barrier来说,在指令前插入Load Barrier,可以让高速缓存中的数据失效,强制从新从主内存加载数据; 对于Store Barrier来说,在指令后插入Store Barrier,能让写入缓存中的最新数据更新写入主内存,让其他线程可见。 java内存屏障 java的内存屏障通常所谓的四种即LoadLoad,StoreStore,LoadStore,StoreLoad实际上也是上述两种的组合,完成一系列的屏障和数据同步功能。 LoadLoad屏障: 对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2,在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前,保证Load1要读取的数据被读取完毕。 StoreStore屏障: 对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2,在Store2及后续写入操作执行前,保证Store1的写入操作对其它处理器可见。 LoadStore屏障: 对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2,在Store2及后续写入操作被刷出前,保证Load1要读取的数据被读取完毕。 StoreLoad屏障: 对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2,在Load2及后续所有读取操作执行前,保证Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。 volatile语义中的内存屏障 volatile的内存屏障策略非常严格保守,非常悲观且毫无安全感的心态: 在每个volatile写操作前插入StoreStore屏障,在写操作后插入StoreLoad屏障; 在每个volatile读操作前插入LoadLoad屏障,在读操作后插入LoadStore屏障; 由于内存屏障的作用,避免了volatile变量和其它指令重排序、线程之间实现了通信,使得volatile表现出了锁的特性。 final语义中的内存屏障 对于final域,编译器和CPU会遵循两个排序规则: 新建对象过程中,构造体中对final域的初始化写入和这个对象赋值给其他引用变量,这两个操作不能重排序; (废话嘛) 初次读包含final域的对象引用和读取这个final域,这两个操作不能重排序; (晦涩,意思就是先赋值引用,再调用final值) 总之上面规则的意思可以这样理解,必需保证一个对象的所有final域被写入完毕后才能引用和读取。这也是内存屏障的起的作用: 写final域: 在编译器写final域完毕,构造体结束之前,会插入一个StoreStore屏障,保证前面的对final写入对其他线程/CPU可见,并阻止重排序。 读final域: 在上述规则2中,两步操作不能重排序的机理就是在读final域前插入了LoadLoad屏障。 X86处理器中,由于CPU不会对写-写操作进行重排序,所以StoreStore屏障会被省略;而X86也不会对逻辑上有先后依赖关系的操作进行重排序,所以LoadLoad也会变省略。 ...