不同内存模型对延迟一次性初始化的影响
- 顺序一致性模型（Sequential Consistency Model）
- 影响：顺序一致性模型保证所有线程看到的内存操作顺序是一致的，并且与程序顺序一致。在延迟一次性初始化场景下，这意味着所有线程对初始化操作的顺序感知是统一的。如果使用顺序一致性模型进行原子操作，那么一旦一个线程完成了初始化，其他所有线程都能立刻看到这个初始化结果，并且能保证初始化过程中的所有中间状态按顺序被其他线程观察到。这种模型提供了最强的一致性保证，但通常也伴随着较高的性能开销，因为它需要在多处理器系统中进行大量的同步操作来确保所有线程视图的一致性。
- 示例：
use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
static INITIALIZED: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
fn initialize() {
// 模拟初始化操作
println!("Initializing...");
INITIALIZED.store(true, Ordering::SeqCst);
}
fn use_initialized_data() {
while!INITIALIZED.load(Ordering::SeqCst) {
std::thread::yield_now();
}
println!("Using initialized data.");
}
- 释放 - 获得模型（Release - Acquire Model）
- 影响：在释放 - 获得模型中，释放操作（如对原子变量的存储操作使用
Ordering::Release）会对之前的内存操作进行排序，确保在释放操作之前的所有写操作对后续执行获得操作（如对同一原子变量的加载操作使用 Ordering::Acquire）的线程可见。在延迟一次性初始化中，这意味着当一个线程完成初始化并以 Release 顺序存储初始化完成的标志时，其他线程以 Acquire 顺序加载这个标志时，能保证看到初始化过程中的所有写操作结果。与顺序一致性模型相比，释放 - 获得模型在性能上更有优势，因为它不需要保证所有线程看到的操作顺序完全一致，只需要保证特定的先后关系。
- 示例：
use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
static INITIALIZED: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
fn initialize() {
// 模拟初始化操作
println!("Initializing...");
INITIALIZED.store(true, Ordering::Release);
}
fn use_initialized_data() {
while!INITIALIZED.load(Ordering::Acquire) {
std::thread::yield_now();
}
println!("Using initialized data.");
}
如何选择合适的内存模型
- 性能敏感且一致性要求不苛刻的场景：如果应用程序对性能非常敏感，并且对初始化数据的一致性要求不是绝对严格（例如，在某些大数据处理场景中，允许不同线程在短时间内看到略微不同的初始化状态），可以选择释放 - 获得模型。因为它在保证一定数据可见性的前提下，能减少同步开销，提高系统整体性能。
- 一致性要求极高的场景：当应用程序涉及到关键数据的初始化，并且任何不一致都可能导致严重错误（如金融交易系统中的配置初始化），则应选择顺序一致性模型。虽然性能会有所牺牲，但能确保所有线程看到的初始化过程完全一致，避免数据不一致带来的风险。
