1. 为什么需要内存排序

在多线程编程中，编译器和处理器会进行各种优化(如指令重排序)来提供性能。内存排序定义了这些优化在多线程环境中的行为。

Rust中的内存排序级别

Rust通过std::sync::atomic::Ordering提供了几种内存排序级别：

2.1 Relaxed

• 最弱的内存排序
• 只保证当前操作的原子性
• 不保证操作之间的顺序
• 适用场景：简单的计数器、统计信息

use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
let counter = AtomicUsize::new(0);
counter.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);

2.2 Release和Acquire

• Release：
  • 写屏障，确保Release操作之前的所有内存操作（读/写）都完成
  • 可见性保证，确保这些修改对其他线程可见
  • 发布数据到共享内存，标记数据准备就绪
• Acquire
  • 读屏障：确保在Acquire操作之后的所有内存操作（读/写）都能看到之前Release操作的所有修改
  • 可见性保证：确保看到其他线程Release操作之前的所有修改
  • 从共享内存读取数据，检查数据是否就绪

2.3 AcqRel

• 组合语义，同时具有Release和Acquire的语义

2.4 Seqcst

• 最强保证：除了Acquire/Release外，还保证全局一致性
• 额外保证：
  • 所有线程看到的操作顺序一致，所有线程看到的操作顺序是一致的
    • 要么看到 (3) -> (1) -> (4) -> (2)
    • 要么看到 (1) -> (3) -> (2) -> (4)
  • 建立全局操作顺序

小结

Relaxed是只针对原子变量的，其他内存排序是针对共享内存的，充当着内存屏障的作用。