c# – 线程安全Singleton:为什么内存模型不能保证其他线程会看到新实例?

我已经阅读了Jon的Skeet在线页面,了解如何在C#中创建线程安全的Singleton

http://csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx

// Bad code! Do not use!
public sealed class Singleton
{
    private static Singleton instance=null;

    private Singleton()
    {
    }

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance==null)
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

在此代码下面的段落中,它说:

As hinted at before, the above is not thread-safe. Two different
threads could both have evaluated the test if (instance==null) and
found it to be true, then both create instances, which violates the
singleton pattern. Note that in fact the instance may already have
been created before the expression is evaluated, but the memory model
doesn’t guarantee that the new value of instance will be seen by other
threads unless suitable memory barriers have been passed.

你能否解释为什么内存模型不能保证其他线程可以看到实例的新值?

静态变量位于堆上,但为什么不立即与其他线程共享?我们是否需要等待上下文切换,以便其他线程知道实例不再为空?

最佳答案

Can you please explain why doesn’t the memory model does not guarantee that the new value of instance will be seen by other threads?

内存模型很复杂,目前还没有非常清楚地记录,但从根本上来说,很少有情况可以安全地依赖一个线程所写的值,而另一个线程在没有某些锁定或其他线程的情况下被“看到”沟通继续.

例如,考虑一下:

// Bad code, do not use
public class BigLoop
{
    private static bool keepRunning = true;

    public void TightLoop()
    {
        while (keepRunning)
        {
        }
    }

    public void Stop()
    {
        keepRunning = false;
    }
}

如果您创建了两个线程,其中一个调用TightLoop而另一个调用Stop,则无法保证循环方法将终止.

现代CPU中有许多级别的缓存,并且要求每次读取都返回到主内存将消除大量优化.所以我们有内存模型,可以保证哪些变化在什么情况下肯定是可见的.除了这些保证之外,允许JIT编译器假设实际上只有一个线程 – 因此它可以将字段的值缓存在寄存器中,并且永远不会再次访问主存储器,例如.

当前记录的内存模型严重不足,并且表明一些明显奇怪的优化应该是有效的.我不会在那条路上走太远,但是值得阅读Joe Duffy关于CLR 2.0 memory model的博客文章.(这比记录的ECMA内存模型更强,但博客文章不是这样一个关键文档的理想位置,我认为还需要更清晰.)

The static variable is located on the heap, but why it is not shared with other threads?

它与其他线程共享 – 但该值不一定立即可见.

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