我什么时候应该考虑内存屏障和指令重排序？

Question

我尝试像这样用 C# 实现彼得森锁

public class PetersonLock
{
    private volatile bool[] flag = new bool[2];
    private volatile int victim;
    public int oneThreadId;

    public void Lock() {
        int i = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId == oneThreadId ? 1 : 0;
        int j = 1 - i;
        flag[i] = true; /* A */
        victim = i;     /* B */
        while (flag[j] && victim == i) { } /* C */
    }

    public void Unlock() {
        int i = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId == oneThreadId ? 1 : 0;
        flag[i] = false;
    }
}

但是当我在 2 个线程中使用这个锁时，它不起作用，有人说我应该考虑指令重排序并使用内存屏障。线 A、线 B 和线 C 是否像 A->B->C、或 A->C->B、或 C->A->B 或其他顺序重新排序？所以我把我的代码改成这样：

public class PetersonLock
{
    private volatile bool[] flag = new bool[2];
    private volatile int victim;
    public int oneThreadId;

    public void Lock() {
        int i = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId == oneThreadId ? 1 : 0;
        int j = 1 - i;
        flag[i] = true;
        Thread.MemoryBarrier(); // Is this line nesscessary?
        victim = i;
        Thread.MemoryBarrier(); // Is this line nesscessary?
        while (flag[j] && victim == i) { }
    }

    public void Unlock() {
        int i = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId == oneThreadId ? 1 : 0;
        flag[i] = false;
    }
}

• 不知道这两行是否都需要？
• 是否有任何规则可以帮助我判断哪一行将被重新排序，哪一行 行不会？
• 什么时候应该使用内存屏障？

Answer 1

根据Microsoft Documentation，有更简单的方法可以使用锁和 Monitor 类来同步代码。 如果你还想坚持Thread.MemoryBarrier，我觉得这个link很有趣。

关于你的代码，我对 PetersonLock 不是很熟悉，所以不要盲目相信我的话。我会说第一个屏障用于确保在设置受害者之前设置标志，并且需要第二个屏障将内存刷新到所有缓存的内存行，以便所有线程读取相同的值