Warum ist der Modifikator „volatile' beim Double-Checked Locking in .NET erforderlich?

Verstehen der Notwendigkeit des flüchtigen Modifikators beim Double-Checked Locking für .NET

In .NET wird Double-Checked Locking eingesetzt Gewährleisten Sie eine threadsichere Initialisierung von Objekten. Es wird jedoch häufig empfohlen, den flüchtigen Modifikator auf das Feld anzuwenden, für das die Sperre angewendet wird. Warum ist das wichtig?

Die Rolle von Lock und Volatile für die Speicherkonsistenz

Eine Lock-Anweisung beschränkt den Thread-Zugriff auf einen Codeblock auf einen einzelnen Thread, aber Es führt nicht zwangsläufig dazu, dass das zugrunde liegende Feld volatil wird. Die Volatilität garantiert, dass:

• Lesevorgänge des Feldes nicht im Thread-spezifischen Speicher zwischengespeichert werden.
• Schreibvorgänge in das Feld sind für alle Threads sofort nach der Ausführung sichtbar.

Dies ist wichtig, da der Compiler ohne den flüchtigen Modifikator den Code möglicherweise optimieren könnte, indem er Anweisungen neu anordnet oder den aktuellen Wert des Felds in einem lokalen Register zwischenspeichert. Dies könnte zu Inkonsistenzen zwischen dem Thread, der das Feld initialisiert, und anderen Threads, die darauf zugreifen, führen.

Verstehen der Sperrsemantik

Die Lock-Anweisung erstellt eine Speicherbarriere und stellt so sicher dass:

• Schreibvorgänge, die vor dem Erwerb der Sperre vorgenommen wurden, sind für alle sichtbar Threads.
• Aktionen, die innerhalb der Sperre ausgeführt werden, werden der Reihe nach ausgeführt.

Die Sperranweisung garantiert jedoch nicht die Sichtbarkeit des aktualisierten Felds für andere Threads, nachdem es freigegeben wurde. Hier kommt der Modifikator volatile ins Spiel.

Warum Volatile immer noch notwendig ist

Während die Lock-Anweisung die Korrektheit innerhalb des gesperrten Blocks sicherstellt, ist sie nur eine Teillösung. Nach dem Aufheben der Sperre ist die Feldsichtbarkeit nicht vollständig gewährleistet. Insbesondere in schwachen Speichermodellen, wie etwa auf bestimmten Hardwarearchitekturen wie Itanium64, können Lesevorgänge so angeordnet werden, dass sie vor Schreibvorgängen erscheinen, wenn sie nicht als flüchtig markiert sind.

Daher stellt die Anwendung des flüchtigen Modifikators auf das Feld sicher, dass der Compiler Der Code kann nicht so optimiert werden, dass die Speicherkonsistenz geschwächt wird. Dies garantiert, dass alle Threads immer den aktuellsten Wert des Feldes lesen, auch nachdem die Sperre aufgehoben wurde.

Fazit

Hinzufügen des flüchtigen Modifikators zum Feld in Eine doppelt überprüfte Sperrung ist von entscheidender Bedeutung, um die korrekte Speichersichtbarkeit sicherzustellen und Probleme im Zusammenhang mit der Neuordnung und dem Caching des Speichers zu verhindern. Es stärkt die durch die Lock-Anweisung bereitgestellten Speicherkonsistenzgarantien und macht sie für die Erzielung einer threadsicheren Objektinitialisierung in .NET unerlässlich.

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