同步对象可以缓存吗？

Question

我是多线程世界的新手，并开始涉足它。我发现线程需要同步。挥发性不再是可靠的东西。我想知道同步对象是否可以由编译器或在任何阶段缓存？

使用的平台/语言：c++、win32、Windows

在 c++ 中，volatile 关键字用于无法被 CPU 缓存的对象。但今天的编译器并不严格遵循这一点。是否有其他方法可以使同步对象不可缓存（或者其他优化不适用于这些对象）。

tl;dr：同步对象可以缓存吗？如果是，如何使其不可缓存？

Answer 1

我不确定我是否明白你的问题：编译器缓存几乎与多线程无关。编译器缓存唯一要做的就是通过缓存以前的编译来提高编译速度。

同步对象可以被“缓存”，因为它们是您决定用于同步的任意对象，但这对并发性影响不大。同步时唯一需要关心的是，当多个线程争用资源时，它们必须在同一个对象上同步，才能获得对该资源的读/写访问权限。

根据您提到的 易失性，我将进行大胆猜测，并假设您担心同步对象可能缓存在线程的本地缓存中，并且一个线程对同步对象的更改可能对另一个线程不可见线。然而，这是一个有缺陷的想法：

1. 当你调用lock()或synchronize()（取决于语言）时，你需要关心的是锁是在同一个对象上执行的，而不管对象的内部状态如何。
2. 一旦您获得了对象的锁，您在该锁范围内修改的任何资源都将仅由一个线程修改。

3. 通常，您应该使用不会更改的同步对象（最好是只读、常量或最终对象），我们在这里只讨论引用，而不是对象本身的内容。这是一个例子：

   对象同步=新对象();
   字符串某事=“你好”：

   无效的ModifySomething()
   {
   sync = new object();// <-- 你永远不应该这样做！！
   锁定（同步）
   {
   某事=GenerateRandomString();
   }
   一般来说

每次线程调用 ModifySomething 时，同步对象都会被一个新对象替换，并且线程永远不会在同一个对象上同步，因此可能会并发写入 something。

Answer 2

如果不指定运行时环境，这个问题就没多大意义。

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就 Java 而言，同步对象（用于同步的对象）就像任何其他对象一样。 对象是同步的目标，因此仅当变量包含同步时才需要易失性（适用于成员变量）对象可以改变。我会避免需要此类构造的程序设计。

请记住（同样，在 Java 中），表达式的求值（通常是变量访问）导致要使用的同步对象。在这方面，本次评估与其他评估没有什么不同。

然而，归根结底，它只是以一种定义明确且表现良好的方式使用特定运行时/环境的同步工具。

快乐编码。

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例如，Java 保证 synchronized(x) { foo }（其中 x 是特定对象）将创建一个互斥的临界区域，在其中执行 foo。为此，它必须进行内部工作以确保簿记数据在所有处理器/缓存中正确刷新。然而，就使用同步构造而言，这些细节通常超出了运行时的范围。

Answer 3

同步对象必须由操作系统管理，操作系统还管理线程和缓存。因此，处理缓存是操作系统的责任。如果它以某种方式知道同步对象仅在单个 CPU 上使用（例如，因为它没有将第二个 CPU 分配给您的进程），则操作系统很可能会决定将同步对象保留在第一个 CPU 的缓存中。如果它需要在 CPU 之间共享，那么也会发生这种情况。

一个实际的结果是您将始终初始化同步对象。在 C++ 中，这是很自然的（构造函数负责处理），但在其他语言中，您必须显式地这样做。操作系统必须跟踪同步对象。