理解 Rust 中的内存排序

主要观点:在多线程程序中,原子操作和内存排序很重要,编译器和处理器优化可能会破坏多线程代码,内存排序用于告知编译器和处理器哪些操作可安全重排序。有 3 种内存排序类别:Relaxed、Release/Acquire、Sequential Consistency,通常应避免 Sequential Consistency,Relaxed 用于单变量原子操作且不关心线程间同步,Release 和 Acquire 用于同步多线程间的读写操作,可用于实现锁、生产者 - 消费者模式等同步原语。
关键信息

  • 多线程中编译器和处理器优化可能导致问题,内存排序可解决。
  • 3 种内存排序类别特点及用途:Relaxed 单变量原子操作无同步需求;Release 用于写操作标记可见性,Acquire 用于读操作标记可见性;Sequential Consistency 几乎不必要。
  • 示例展示 Release 和 Acquire 的使用,如信号传递和简单锁的实现。
  • 书中后续章节介绍用内存排序原则构建自旋锁、通道和原子引用计数指针等。
    重要细节
  • 在多线程代码中,单线程的语句顺序在多线程环境下不适用,其他线程可能会以不同方式读写相同变量。
  • ReleaseAcquire不是两种不同“模式”,Release只与写操作相关,Acquire只与读操作相关。
  • 如在信号传递示例中,READY.store(true, Release)确保之前的写操作在Acquire后可见,DATA.load(Relaxed)能看到值。
  • 在简单锁示例中,LOCKED.compare_exchange(false, true, Acquire, Relaxed)LOCKED.store(false, Release)保证了对DATA的安全访问。
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