内存屏障

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内存屏障提供了两个功能。

     1、首先，它们通过确保从另一个CPU来看屏障的两边的所有指令都是正确的程序顺序，而保持程序顺序的外部可见性；（处理器指令冲排序）

     2、其次它们可以实现内存数据可见性，确保内存数据会同步到CPU缓存子系统。（内存重排序）

Store Barrier

Store屏障，是x86的”sfence“指令，强制所有在store屏障指令之前的store指令，都在该store屏障指令执行之前被执行，并把store缓冲区的数据都刷到CPU缓存。这会使得程序状态对其它CPU可见，这样其它CPU可以根据需要介入。一个实际的好例子是Disruptor中的BatchEventProcessor。当序列Sequence被一个消费者更新时，其它消费者(Consumers)和生产者（Producers）知道该消费者的进度，因此可以采取合适的动作。所以屏障之前发生的内存更新都可见了。

01	private volatile long sequence = RingBuffer.INITIAL_CURSOR_VALUE;

02	// from inside the run() method

03	T event = null;

04	long nextSequence = sequence.get() + 1L;

05	while (running)

06

{

07

try

08

{

09	final long availableSequence = barrier.waitFor(nextSequence);

10	while (nextSequence <= availableSequence)

11

{

12	event = ringBuffer.get(nextSequence);

13	boolean endOfBatch = nextSequence == availableSequence;

14	eventHandler.onEvent(event, nextSequence, endOfBatch);

15	nextSequence++;

16

}

17	sequence.set(nextSequence - 1L);

18	// store barrier inserted here !!!

19

}

20	catch (final Exception ex)

21

{

22	exceptionHandler.handle(ex, nextSequence, event);

23	sequence.set(nextSequence);

24	// store barrier inserted here !!!

25	nextSequence++;

26

}

27

}

Load Barrier

Load屏障，是x86上的”ifence“指令，强制所有在load屏障指令之后的load指令，都在该load屏障指令执行之后被执行，并且一直等到load缓冲区被该CPU读完才能执行之后的load指令。这使得从其它CPU暴露出来的程序状态对该CPU可见，这之后CPU可以进行后续处理。一个好例子是上面的BatchEventProcessor的sequence对象是放在屏障后被生产者或消费者使用。

Full Barrier

Full屏障，是x86上的”mfence“指令，复合了load和save屏障的功能。

Java内存模型

Java内存模型中volatile变量在写操作之后会插入一个store屏障，在读操作之前会插入一个load屏障。一个类的final字段会在初始化后插入一个store屏障，来确保final字段在构造函数初始化完成并可被使用时可见。

原子指令和Software Locks

原子指令，如x86上的”lock …” 指令是一个Full Barrier，执行时会锁住内存子系统来确保执行顺序，甚至跨多个CPU。Software Locks通常使用了内存屏障或原子指令来实现变量可见性和保持程序顺序。