内存屏障和大型结构？

Question

假设我有一个由 100 个字节组成的结构。我对以下代码有什么保证？

m_myLargeStruct = someValue; // copying 100 bytes
Thread.MemoryBarrier();

// Executed by another thread, after "Thread.MemoryBarrier" was called by the first thread
Console.WriteLine(m_myLargeStruct.ToString());

内存模型是否保证放置内存屏障后 100 字节的复制将完成？还是内存屏障仅适用于处理器架构大小的类型？ （32 位为 4 个字节，64 位为 8 个字节）。
这就是 volatile 关键字只适用于原始类型的原因吗？ （如果我将一个 8 字节的成员声明为 volatile，这意味着将使用互锁的 instrinct 来更改它的值？[因为在 32 位机器上不能保证大于 4 字节的类型的原子性]）。

我希望我足够清楚.. :)
谢谢

Answer 1

除非阅读线程也有内存障碍，否则我不认为它会对你有太大帮助。

我个人会回避：

• 那么大的结构
• 深入了解内存模型以编写无锁代码

...除非您有非常重要的理由这样做。 非常很难对可变数据进行无锁编码；我相信即使是专家也很挣扎。我通常发现“对访问数据的每个块进行锁定”方法更容易正确使用，并且在 99% 的情况下性能良好。

我相信 Microsoft 的 PFX 团队能够正确地编写无锁编码，并且他们会为我提供使用他们的代码相对轻松地编写自己的无锁程序的方法。我不相信自己能把这种事情做好。如果我需要明确使用内存屏障，那可能意味着我太努力了。

Answer 2

在第二个线程中，在 WriteLine 之前，您需要另一个内存屏障。 （如果你的系统提供了非对称内存屏障，那么在赋值之后执行一个 Release 屏障，在 WriteLine 之前执行一个 Acquire 屏障就足够了。

数据大小无关紧要。

Answer 3

很明显，答案是否，或者更确切地说，您无法保证任何事情。没有什么可以阻止操作系统在启动打印出 100 字节结构的线程之前换出正在写入 100 字节结构的线程。

当您想通过标志或其他原子值协调对数据的访问时，使用内存屏障。我不知道你到底想做什么，所以我不能给你很好的示例代码来说明你应该怎么做。

Answer 4

您在两个地方/线程都需要一个内存屏障，当然您需要在两者之间进行某种同步，这样第二个线程的屏障不会在第一个线程之前“运行”。

具体来说，写入线程需要一个“释放”内存屏障，而读取线程需要一个“获取”内存屏障（如果底层平台支持单独的屏障语义）。

除非您是出于学术好奇心或正在编写自己的框架，否则您应该只使用库/框架/平台中的同步对象。试图让所有这些东西都正确是很棘手的，而且它已经在提供的同步对象中完成了。

Answer 5

嗯，首先你不应该有这么大的结构。除非你对如何使用结构非常小心，否则它会比使用类慢。此外，它与结构的值语义有悖常理。

也就是说，内存屏障将保证结构被复制。优化不会将任何指令移过障碍。

volatile 关键字有点不同。它保证没有针对变量的操作被优化掉，并且确实保证了内存访问的顺序。但是，对于不能以原子方式访问的数据类型，它对于线程用途几乎没有用处，因为您仍然可以读取一半的新值和一半的旧值。