c# - .NET 双重检查锁定中对 volatile 修饰符的需求

Question

多篇文章说，在 .NET 中实现双重检查锁定时，您要锁定的字段应该应用 volatile 修饰符。但究竟是为什么？考虑以下示例:

public sealed class Singleton
{
   private static volatile Singleton instance;
   private static object syncRoot = new Object();

   private Singleton() {}

   public static Singleton Instance
   {
      get 
      {
         if (instance == null) 
         {
            lock (syncRoot) 
            {
               if (instance == null) 
                  instance = new Singleton();
            }
         }

         return instance;
      }
   }
}

为什么“lock (syncRoot)”不能实现必要的内存一致性？在“锁定”语句之后，读取和写入都将是易变的，因此必要的一致性将得以实现，这不是真的吗？

Answer 1

volatile 是不必要的。好吧，有点**

volatile 用于在变量的读写之间创建内存屏障*。
lock 在使用时会导致在 lock 内的 block 周围创建内存屏障，此外还会将对该 block 的访问限制为一个线程。
内存屏障使得每个线程读取变量的最新值(不是缓存在某个寄存器中的本地值)并且编译器不会重新排序语句。使用 volatile 是不必要的**，因为您已经获得了锁。

Joseph Albahari比以往任何时候都更好地解释这些东西。

一定要查看 Jon Skeet 的 guide to implementing the singleton在 C# 中

更新:
*volatile 导致变量的读取为 VolatileRead 并写入为 VolatileWrite，在 CLR 上的 x86 和 x64 上，实现为一个MemoryBarrier。它们在其他系统上的粒度可能更细。

**只有在 x86 和 x64 处理器上使用 CLR 时，我的回答才是正确的。它可能在其他内存模型中是正确的，例如在 Mono(和其他实现)、Itanium64 和 future 的硬件上。这就是 Jon 在他的双重检查锁定的“陷阱”一文中所指的内容。

执行以下操作之一{将变量标记为 volatile，使用 Thread.VolatileRead 读取它，或插入对 Thread.MemoryBarrier 的调用}可能是代码在弱内存模型情况下正常工作所必需的。

据我了解，在 CLR 上(甚至在 IA64 上)，写入永远不会重新排序(写入始终具有释放语义)。但是，在 IA64 上，读取可能会被重新排序以在写入之前进行，除非它们被标记为 volatile 。不幸的是，我无法访问 IA64 硬件来玩，所以我说的任何事情都是猜测。

我还发现这些文章很有帮助:
http://www.codeproject.com/KB/tips/MemoryBarrier.aspx
vance morrison's article (一切都链接到这里，它谈论双重检查锁定)
chris brumme's article (一切都链接到这个)
Joe Duffy: Broken Variants of Double Checked Locking

luis abreu 的多线程系列也很好地概述了这些概念
http://msmvps.com/blogs/luisabreu/archive/2009/06/29/multithreading-load-and-store-reordering.aspx
http://msmvps.com/blogs/luisabreu/archive/2009/07/03/multithreading-introducing-memory-fences.aspx