简述内存屏障及其类型。
内存屏障(Memory Barrier),也被称为内存栅栏,是一种处理器指令,用于防止特定操作的重排序。它可以确保某些内存操作的顺序性,以及它们对其他处理器可见的顺序。内存屏障是处理器设计和多线程编程中的重要概念,它是实现诸如volatile,synchronized等高级同步构造的基础。
内存屏障主要有以下四种类型:
- LoadLoad屏障:这种屏障确保了屏障之前的所有Load操作在屏障之后的Load操作之前完成。即不允许Load操作的重排序。
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StoreStore屏障:这种屏障确保了屏障之前的所有Store操作在屏障之后的Store操作之前完成。即不允许Store操作的重排序。
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LoadStore屏障:这种屏障确保了屏障之前的所有Load操作在屏障之后的Store操作之前完成。
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StoreLoad屏障:这种屏障确保了屏障之前的所有Store操作在屏障之后的Load操作之前完成。这是最强的一种内存屏障,也是开销最大的一种。
在Java中,volatile关键字和synchronized关键字的实现就使用了内存屏障。例如,对volatile变量的写操作会插入StoreStore和StoreLoad屏障,读操作会插入LoadLoad和LoadStore屏障。而synchronized关键字在锁定和解锁时也会插入相应的内存屏障,以确保操作的顺序性和可见性。