“volatile”关键字在C＃中是否仍然存在问题？
“volatile”关键字在C＃中是否仍然存在问题？
Joe Albahari在多线程方面有一系列必读的文章，任何进行C#多线程编程的人都应该熟记于心。然而，在第四部分中，他提到了使用volatile关键字时的问题：
“需要注意的是，应用volatile关键字并不能阻止写入后紧跟着读取的交换，这可能会导致一些难以理解的问题。Joe Duffy通过以下示例很好地说明了这个问题：如果Test1和Test2在不同线程上同时运行，那么a和b都有可能最终都为0（尽管在x和y上都使用了volatile关键字）。”
然后是对MSDN文档的错误说明：
“MSDN文档声称使用volatile关键字可以确保字段中始终存在最新的值。这是不正确的，因为如我们所见，写入后紧跟着读取可能会被重新排序。”
我查看了最后一次更改于2015年的MSDN文档，但仍然列出了以下内容：
“volatile关键字表示一个字段可能被多个同时执行的线程修改。声明为volatile的字段不受编译器优化的影响，这些优化假定只有一个线程访问该字段。这确保了字段中始终存在最新的值。”
目前，为了避免使用陈旧数据，我仍然更喜欢使用更冗长的锁定或完整内存屏障，而不是使用volatile：
private int foo;
private object fooLock = new object();
public int Foo {
get { lock(fooLock) return foo; }
set { lock(fooLock) foo = value; }
}
由于关于多线程的部分是在2011年编写的，这个论点今天是否仍然有效？在引入非常难以产生的错误时，是否仍然应该尽量避免使用volatile，而选择使用锁定或完整内存屏障，尤其是考虑到这取决于它所运行的CPU供应商？
在C#中，关键字`volatile`用于标记一个变量，表示该变量可能会被多个线程同时访问。根据MSDN文档的解释，使用`volatile`关键字可以防止编译器对变量进行优化，从而确保在所有时间点上都能获取到最新的值。
然而，这并不意味着使用`volatile`关键字就能保证线程安全。上述评论中提到，如果多个线程按照错误的顺序执行操作，仍然会产生错误。因此，`volatile`关键字只是针对编译器优化的一种手段，并不能解决所有线程安全的问题。
此外，还有评论指出，CPU的重排序也会导致线程安全问题。每个编译器都必须了解CPU的重排序规则。如果CPU可以对指令A和B进行重排序，但语言语义要求不能这样做，那么编译器必须引入某种方式来阻止重排序，或选择其他指令来达到相同的目标。因此，编译器不仅需要避免自身的重排序，还需要防止CPU的重排序。
出现`volatile`关键字仍然无法解决线程安全问题的原因是，它只是针对编译器优化的一种手段，无法防止线程按照错误的顺序执行操作，也无法防止CPU的重排序。为了解决线程安全问题，需要更加细致的控制和管理多线程访问共享变量的顺序和操作。
解决线程安全问题的方法包括使用锁机制、使用线程安全的数据结构或使用更高级别的并发编程模型，如并发集合等。
总之，`volatile`关键字只是保证变量在多线程环境下的可见性，并不能解决所有的线程安全问题。在编写多线程代码时，需要综合考虑编译器优化、CPU重排序以及多个线程间的操作顺序，以确保代码的正确性和线程安全性。
volatile关键字在C#中是否仍然存在问题？
volatile关键字提供了一个非常有限的保证。它意味着变量不受编译器优化的影响，这些优化假设变量只会被单个线程访问。这意味着如果你在一个线程中写入一个变量，然后在另一个线程中读取它，那么另一个线程一定会得到最新的值。如果没有volatile关键字，在一个多处理器的机器上，编译器可能会做出关于单线程访问的假设，例如通过将值保存在寄存器中，从而阻止其他处理器访问最新的值。
正如你提到的代码示例所显示的，它不能防止不同块中的方法重新排序。实际上，volatile关键字使得对volatile变量的每个单独访问都是原子的。它不能保证对这些访问组的原子性。
如果你只是想确保你的属性具有最新的单个值，你应该可以直接使用volatile关键字。
问题出现在你尝试将多个并行操作视为原子操作时。如果你需要强制多个操作一起具有原子性，你需要锁定整个操作。再考虑一下例子，但使用锁定：
class DoLocksReallySaveYouHere
{
int x, y;
object xlock = new object(), ylock = new object();
void Test1() // 在一个线程上执行
{
lock(xlock) {x = 1;}
lock(ylock) {int a = y;}
...
}
void Test2() // 在另一个线程上执行
{
lock(ylock) {y = 1;}
lock(xlock) {int b = x;}
...
}
}
锁定可能会引起一些同步，这可能会阻止a和b都具有值0（我没有测试过）。然而，由于x和y都是独立锁定的，所以a或b仍然可能以0的值非确定性地结束。
因此，在包装单个变量的修改的情况下，使用volatile应该是安全的，并且使用锁定也不会更安全。如果你需要原子地执行多个操作，你需要在整个原子块周围使用锁定，否则调度仍然会导致非确定性行为。
“基本上意味着变量不会被缓存”...叹气，又一个人在传播这个谬论 🙁 不，volatile并不保证这一点，事实上，在x86和其他体系结构上，volatile字段是可以被缓存的。而且，volatile绝对限制了内存访问的重排序，这对于使其有用是必不可少的。即使有一个合理的“不缓存”的定义（实际上没有），对于绝对每个算法来说，这也是完全无用的。
只是说我所学到的，抱歉。这个更正确吗？：“它意味着变量不受编译器优化的影响，这些优化假设变量只会被单个线程访问。...如果没有volatile，在没有volatile的多处理器机器上，编译器可能会做出关于单线程访问的假设，例如通过将值保存在寄存器中，从而阻止其他处理器访问最新的值。”
这是正确的，但是缺少volatile关键字的关键部分。volatile保证读写的获取/释放语义。例如，你不能将写入操作重新排序到volatile写入之后（但是可以将其重新排序到volatile写入之前）。如果你想开始理解整个过程，你可以从这里开始：这里。这是关于JMM的，但CLR MM在实践中非常相似。
C#中的'volatile'关键字是否仍然存在问题？
在当前的实现中，尽管有一些流行的博客声称'volatile'关键字存在问题，但它实际上并没有出现问题。然而，它的规范说明比较糟糕，并且在字段上使用修饰符来指定内存顺序的想法并不是很好（将Java/C#中的'volatile'与C++的原子规范进行比较，后者有足够的时间从早期的错误中吸取教训）。而另一方面，MSDN的文章明显是由一个对并发性毫无了解的人编写的，完全是虚假的...唯一明智的选择是完全忽略它。
'volatile'关键字在访问字段时保证了获取/释放语义，并且只能应用于允许原子读写的类型。没有更多，也没有更少。这足以用于有效地实现许多无锁算法，比如非阻塞哈希映射。
一个非常简单的示例是使用'volatile'变量发布数据。由于x上有'volatile'修饰符，在下面的代码片段中的断言将不会触发：
private int a;
private volatile bool x;
public void Publish()
{
a = 1;
x = true;
}
public void Read()
{
if (x)
{
// 如果我们观察到x == true，我们将始终看到对a的前面写入
Debug.Assert(a == 1);
}
}
'volatile'并不容易使用，在大多数情况下，你最好使用一些更高级的概念。但是当性能很重要或者正在实现一些低级别的数据结构时，'volatile'会非常有用。
你是否打算将"a"设置为'volatile'，或者'x'上的'volatile'保证了对"a"的写入已经发生？
代码是正确的。内存顺序保证要比"写入不能被缓存"严格得多，这在这里也起作用。简单来说：如果线程B看到了对'volatile'变量X的更新，那么它保证在线程A写入X的值之前看到所有的写入。这使我们可以使用一个单独的'volatile'布尔变量来发布其他数据。
'volatile'是否只具有获取/释放语义？还是顺序一致性？我原以为是后者，而这两者并不相同。
C#规范确实保证了获取/释放语义，并且不保证顺序一致性（规范的第10.5.3节）。顺序一致性是一种昂贵的保证，所以他们没有提供它。
哇，我不知道。谢谢！
"volatile保证原子性" - 这是错误的。'volatile'与原子性无关（参见ECMA-335规范）。
是的，确实是搞混了与JMM相关的东西。不过它确实保证了只能将'volatile'应用于保证是原子的类型，但应该更好地表述。