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基础篇（二）：内存屏障是什么

2023-11-11

前置知识：内存屏障

什么是内存屏障

内存屏障是一种指令，无论是在JAVA内存模型还是CPU层次，都是有具体的指令对应的，是一种特殊的指令。

作用

这种指令具有屏障的作用，所谓屏障，也就是类似关卡，类似栅栏，具有隔离的作用。

内存屏障的分类

  1. 强制读取主内存，强制刷新主内存的内存屏障，叫做Load屏障和Store屏障
  2. 禁止指令重排序的内存屏障，有四个分别叫做LoadLoad屏障、StoreStore屏障、LoadStore屏障、StoreLoad屏障

1. 强制读取/刷新主内存的屏障

Load屏障：执行读取数据的时候，强制每次都从主内存读取最新的值。
Store屏障：每次执行修改数据的时候，强制刷新回主内存。

强制刷新主内存：Load屏障

在这里插入图片描述
如上图所示：在工作内存的变量名、变量的值之前有一道关卡或者栅栏，导致变量 i 获取不到工作内存中的值，所以每次只好主内存重新加载咯。

强制读取主内存：Store屏障

在这里插入图片描述
如上图所示，每次执行assign指令将数据变更之后，后面都会紧紧跟着一个Store屏障，让你立刻刷新到主内存。

总结

只要加了Load屏障，相当于加了一个栅栏，不管工作内存是否有数据，都是从主内存读取数据。只要加了Store屏障，具有强制作用，进行assign操作将变量更改了之后，立刻将变量刷新到主内存

2. 禁止指令重排序的屏障

LoadLoad屏障

序列：load1指令 LoadLoad屏障 load2指令

作用：在load1指令和load2指令之间加上 LoadLoad屏障，强制先执行load1指令再执行load2指令；load1指令和load2指令不能进行重排序（LoadLoad屏障 前面load指令禁止和屏障后面的load指令进行重排序）。

StoreStore屏障

序列：store1指令 StoreStore屏障 store2指令

作用：在store1指令和store2指令之间加上StoreStore屏障，强制先执行store1指令再执行store2指令；store1指令不能和store2指令进行重排序（StoreStore屏障 前面的store指令禁止和屏障后面的store指令进行重排序）

LoadStore屏障

序列：load1指令 LoadStore屏障 store2指令

作用：在load1指令和store2指令之前加上LoadStore屏障，强制先执行load1指令再执行store2指令；load1指令和store2执行不能重排序（LoadStore屏障 前面的load执行禁止和屏障后面的store指令进行重排序）

StoreLoad屏障

序列：store1指令 StoreLoad屏障 load2指令

作用：在store1指令和load2指令之间加上StoreLoad屏障，强制先执行store1指令再执行load2指令；
store1指令和load2指令执行不能重排序（StoreLoad屏障 前面的Store指令禁止和屏障后面的Store/Load指令进行重排）

以StoreStore屏障和StoreLoad屏障举个例子

在这里插入图片描述
（1）有三个区域分别是区域1、区域2、区域3
（2）区域1和区域2加了 StoreStore屏障，这样区域1和区域2的Store指令就被隔离开来，不能重排了
（3）区域2和区域3加了StoreLoad屏障，这样区域2和区域3的Store指令、Load指令就被隔离开来，不能重排了
（3）就相当于搞了个栅栏，禁止各个区域之间的指令跳来跳去的，否则就会导致乱序执行

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