Читання летючих полів набули семантики . Це означає, що гарантується, що зчитування пам'яті з мінливої змінної відбудеться перед читанням наступної пам'яті. Це перешкоджає компілятору виконувати переупорядкування, і якщо обладнання вимагає цього (слабо впорядкований процесор), він використовуватиме спеціальну інструкцію, щоб змусити апаратне очищення будь-яких зчитувань, які відбулися після нестабільного читання, але спекулятивно розпочалися рано, або процесор міг би перешкоджають їх видачі в першу чергу, запобігаючи виникненню будь-якого спекулятивного навантаження між питанням придбання вантажу та його відходом.
Записи летючих полів мають семантику випуску . Це означає, що гарантується, що будь-яке записування пам'яті у мінливу змінну гарантовано буде відкладено до тих пір, поки всі попередні записи пам'яті не стануть видимими для інших процесорів.
Розглянемо наступний приклад:
something.foo = new Thing();
Якщо fooзмінна-член класу, а інші процесори мають доступ до екземпляра об'єкта, на який посилається something, вони можуть побачити fooзміну значення, перш ніж запис пам'яті в Thingконструкторі буде глобально видимим! Ось що означає «слабо упорядкована пам’ять». Це може статися, навіть якщо компілятор має всі склади в конструкторі до магазину foo. Якщо fooце, volatileто в магазині fooбуде випущена семантика випуску, а апаратне забезпечення гарантує, що всі записи перед записом fooбудуть видимими для інших процесорів, перш ніж дозволяти запису fooвідбуватися.
Як можливо, щоб записи fooписали так погано впорядковано? Якщо вміст рядка кеш-пам'яті fooзнаходиться в кеші, а сховища в конструкторі пропустили кеш-пам'ять, можливо, магазин зберігається набагато швидше, ніж записи в кеш пропускають.
(Жахлива) архітектура Itanium від Intel мала впорядковану пам'ять. Процесор, використовуваний в оригінальному XBox 360, мав слабко упорядковану пам'ять. Багато процесорів ARM, включаючи дуже популярний ARMv7-A, мають слабку впорядковану пам'ять.
Розробники часто не бачать цих перегонів даних, оскільки такі речі, як блокування, створюють повний бар'єр пам’яті, по суті те саме, що придбати та випустити семантику одночасно. Ніякі вантажі всередині замка не можуть бути спекулятивно виконані до придбання замка, вони затримуються до придбання замка. Жоден магазин не може затримуватися через випуск блокування, інструкція, яка звільняє блокування, затримується, поки всі записи, зроблені всередині блокування, не будуть видимими у всьому світі.
Більш повним прикладом є модель "Подвійне перевірене блокування". Мета цієї схеми - уникнути необхідності завжди отримувати замок, щоб ліниво ініціалізувати об'єкт.
Зафіксовано з Вікіпедії:
public class MySingleton {
private static object myLock = new object();
private static volatile MySingleton mySingleton = null;
private MySingleton() {
}
public static MySingleton GetInstance() {
if (mySingleton == null) { // 1st check
lock (myLock) {
if (mySingleton == null) { // 2nd (double) check
mySingleton = new MySingleton();
// Write-release semantics are implicitly handled by marking
// mySingleton with 'volatile', which inserts the necessary memory
// barriers between the constructor call and the write to mySingleton.
// The barriers created by the lock are not sufficient because
// the object is made visible before the lock is released.
}
}
}
// The barriers created by the lock are not sufficient because not all threads
// will acquire the lock. A fence for read-acquire semantics is needed between
// the test of mySingleton (above) and the use of its contents. This fence
// is automatically inserted because mySingleton is marked as 'volatile'.
return mySingleton;
}
}
У цьому прикладі сховища в MySingletonконструкторі можуть не бути видимими для інших процесорів до зберігання mySingleton. Якщо це станеться, інші потоки, що заглядають на mySingleton, не придбають замок, і вони не обов'язково підхоплять запис до конструктора.
volatileніколи не запобігає кешування. Те, що він робить, - це гарантувати порядок, в який "бачать" інші процесори. Випуск магазину затримує сховище до тих пір, поки всі очікувані записи не будуть завершені і не буде видано цикл шини, який повідомляє іншим процесорам скасувати / записувати їх кеш-рядок, якщо у них трапляється кешування відповідних рядків. Придбання вантажу вимиє будь-які роздуми, що читаються, гарантуючи, що вони не будуть усталеними значеннями минулого.