"Loads are not reorderd with other loads" is a FACT!! 續：不要指望 volatile

上一篇隨筆中提到了volatile，實際上由于上一篇中提到的問題，volatile已經越來越遠離其應有的含義了。在說這個問題之前，我們又要提.NET的內存模型問題（以下簡稱MM），我不指望在這里長篇大論的說其內存模型是如何的。簡單的說就是以下的幾句話...

上一篇隨筆中提到了volatile，實際上由于上一篇中提到的問題，volatile已經越來越遠離其應有的含義了。在說這個問題之前，我們又要提.NET的內存模型問題（以下簡稱MM），我不指望在這里長篇大論的說其內存模型是如何的。簡單的說就是以下的幾句話：

 

第一、load與store之間的數據依賴關系不會被改變

第二、所有的store操作都有release語義，所有的volatile的load都有acquire語義，

第三、所有的load與store都不能跨越memory barrier（full fence，全內存柵欄）

第四、load和store僅僅在緊鄰的對于相同位置的load和store存在時才可能被移除。

 

所謂acquire與release是怎么一回事，這個~acquire可以理解為，沒有其他的操作（對內存的）可以將自己執行的順序調整到它之前；相反的，release可以理解為，沒有其他的操作可以將自己的執行調整到它之后。但是請注意！acquire和release已經是半個內存柵障了！他應該對CPU的可見性產生影響。好，我們先不提這個，假設MS目前的x86, x64上的.NET的MM是完美實現的。看看MSDN對volatile的解釋是什么：

 

第一句：

The volatile keyword indicates that a field might be modified by multiple threads that are executing at the same time.

這句實際上沒有說任何的實際內容。

第二句：

Fields that are declared volatile are not subject to compiler optimizations that assume access by a single thread.

這句指出了volatile的一個作用--防止編譯器優化你的代碼，雖然提到了編譯器對于volatile不再認為是單線程訪問的，但是僅僅是assume，這并不能解決任何問題。

第三句：

This ensures that the most up-to-date value is present in the field at all times.

這是什么？這完全說明了我們上面所說的volatile的作用：volatile的load具有release語義！

第四句：

The volatile modifier is usually used for a field that is accessed by multiple threads without using the lock statement to serialize access.

實際上他想說，如果你向volatile中執行了store，那么你在load中（即使在另一個線程）也會獲得most up to date的值。這樣我們就不必使用lock再引入同步或者memory fence了。

 

好了，按照上面的解釋，如果.NET的MM是完美實現了的，OK，全部說得過去！但是請看上一篇隨筆，不是的！volatile根本不能保證load是acquire的！也就是，Microsoft的.NET Framework在x86與Intel 64的平臺下的實現是有漏洞的（這跟Intel一點沒有關系，不要誤會，是.NET的MM的問題）！因此，不要指望MSDN的解釋了。在你書寫Multi-thread Application的時候，還是多留一個心眼吧。

 

如果要修補這個漏洞，那么volatile的load需要半個memory fence，但是請看看x86,x64的文檔，你就知道，這里不得不要一個full fence。也就是，volatile的load是完全不會被reorder的，這合適么？我不知道，我不知道真正的Java MM的官方解釋在哪里，但是目前至少有文檔表明，Java的volatile是一個full fence。

 

最后，我想說明一點。大部分戰友們，大部分時間內，根本不用為這個操心勞神。Please don't be panic:-)