Java内存模型-volatile和x86

Question

我试图理解java volatile的本质及其语义，以及它对底层架构和指令的转换。如果我们考虑以下博客和资源

生成的栅栏的易失性，什么得到生成的读/写的易失性和堆栈溢出问题上的栅栏

以下是我收集的信息：

• volatile read在其后面插入loadStore/LoadLoad屏障（x86上的LFENCE指令）
• 它可以防止在后续写入/加载时对加载进行重新排序
• 它应该保证加载由其他线程修改的全局状态，即在LFENCE之后，其他线程所做的状态修改对其CPU上的当前线程可见

我很难理解的是：Java在x86上不会发出LFENCE，即volatile的读取不会导致LFENCE。。。。我知道x86的内存排序阻止了LOD/stored加载的重新排序，所以第二个要点得到了解决。但是，我假设，为了使该线程可以看到状态，应该发出LFENCE指令，以确保在执行Geofence后的下一条指令之前（根据英特尔手册），所有加载缓冲区都已耗尽。我知道x86上有cahce一致性协议，但volatile read仍应耗尽缓冲区中的任何负载，不是吗？

Answer 1

X86提供TSO。因此，在硬件层面上，您可以免费获得以下障碍[加载][加载存储][存储存储]。唯一缺少的是[存储负载]。

一群人学会了语义学

r1=X
[LoadLoad]
[LoadStore]

一家商店有发行语义学

[LoadStore]
[StoreStore]
Y=r2

如果先进行存储，然后再进行加载，则最终会得到以下结果：

[LoadStore]
[StoreStore]
Y=r2
r1=X
[LoadLoad]
[LoadStore]

问题是加载和存储仍然可以重新排序，因此它不是顺序一致的；这对于Java内存模型是强制性的。他们防止这种情况的唯一方法是使用[StoreLoad]。

[LoadStore]
[StoreStore]
Y=r2
[StoreLoad]
r1=X
[LoadLoad]
[LoadStore]

最合乎逻辑的地方是将其添加到写入中，因为通常读取比写入更频繁。所以写入将变成：

[LoadStore]
[StoreStore]
Y=r2
[StoreLoad]

因为X86提供TSO，所以以下栅栏可以是无操作的：

加载加载加载存储存储存储

因此，唯一相关的是[存储负载]，这可以通过一个MFENCE或一个lock addl%（RSP），0来实现

LFENCE和SFENCE与这种情况无关。LFENCE和SFENCE适用于弱有序负载和存储（例如SSE的负载和存储）。

X86上的[存储加载]所做的是停止执行加载，直到存储缓冲区耗尽。这将确保在存储变得全局可见（离开存储缓冲区并进入L1d）之后，负载是全局可见的（因此从内存/缓存读取）。

Answer 2

在x86上，缓冲区固定到缓存线。如果缓存线丢失，则不会使用缓冲区中的值。因此，无需对缓冲区进行隔离或排空；它们包含的值必须是当前值，因为如果不先使缓存线无效，另一个核心无法修改数据。