Rust原子操作内存序在停止标志场景下的应用
- 内存序简介
Relaxed：这是最宽松的内存序。它仅保证原子操作自身的原子性，不提供任何跨线程的内存可见性或顺序保证。在停止标志场景下，如果仅使用Relaxed，不同线程对停止标志的读写可能会因为内存重排序而出现不可预测的情况。例如，一个线程修改了停止标志，但另一个线程可能无法及时看到这个修改，因为其他线程的读写操作可能被重排序到这个修改之前。Release：带有Release内存序的写操作，确保在该写操作之前的所有内存访问都对其他线程可见，当其他线程以Acquire内存序读取相同原子变量时。在停止标志场景中，当设置停止标志（写操作）使用Release内存序时，意味着在此之前的所有相关操作（如准备停止的清理工作等）的结果，在其他线程读取停止标志时都能保证可见。Acquire：带有Acquire内存序的读操作，确保在该读操作之后的所有内存访问都不会被重排序到该读操作之前。在停止标志场景下，当读取停止标志（读操作）使用Acquire内存序时，能保证读取到停止标志后，后续对依赖于停止标志的操作不会因为内存重排序而提前执行。
- 在不同硬件架构上的应用
- x86架构：x86架构有相对较强的内存一致性模型。在x86架构上，普通的加载（读）和存储（写）操作已经提供了类似
Acquire和Release的语义，尽管并非严格遵循。对于停止标志场景，使用Relaxed内存序在x86上可能也能正常工作，但这只是因为x86架构本身特性，并非可移植的做法。为了保证跨平台的正确性，建议在写停止标志时使用Release内存序，在读停止标志时使用Acquire内存序。这样可以确保在x86架构以及其他架构上都能正确工作，避免因为其他架构内存模型较弱而导致的问题。例如：
use std::sync::atomic::{AtomicBool, Ordering};
let stop_flag = AtomicBool::new(false);
// 写操作，设置停止标志
stop_flag.store(true, Ordering::Release);
// 读操作，读取停止标志
while!stop_flag.load(Ordering::Acquire) {
// 继续工作
}
- ARM架构：ARM架构的内存模型相对较弱，内存重排序更为常见。在ARM架构上，如果在停止标志场景中使用
Relaxed内存序，很可能出现线程间数据不一致的问题。例如，一个线程设置了停止标志，但另一个线程可能看不到这个变化，因为内存重排序可能使得读操作在写操作之前执行。因此，在ARM架构上，更要严格使用Release和Acquire内存序。写停止标志时使用Release，能确保在设置标志前的所有操作结果对其他线程可见；读停止标志时使用Acquire，能保证读取到标志后，后续依赖于标志的操作不会被重排序到读操作之前。同样以上面的代码示例，在ARM架构上，这样的内存序设置能保证停止标志的正确性和高效性。
- 避免内存重排序隐患
- 通过合理选择
Release和Acquire内存序，可以有效避免内存重排序带来的隐患。在停止标志场景中，Release内存序保证写操作前的状态对后续读操作可见，Acquire内存序保证读操作后的操作不会被重排序到读操作之前。这样就形成了一个跨线程的内存访问顺序约束，确保了停止标志在不同线程间的正确同步，同时在不同硬件架构上都能保证程序的正确性和高效性。例如，在多线程环境下，一个线程准备停止并设置停止标志，同时可能在设置标志前进行一些资源清理等操作。使用Release内存序设置标志，能确保其他线程读取标志时，能看到之前的清理操作已完成。而读取标志时使用Acquire内存序，能保证后续基于标志的判断和操作不会因为内存重排序而提前执行，导致逻辑错误。
