2025/07/03 20:40 .NET Memory Model
ロボ子、今日は.NETのメモリモデルについて話すのじゃ。
メモリモデルですか。なんだか難しそうですね。
難しくないぞ！ECMA 335標準は非常に弱いメモリモデルを定義しているが、.NETランタイムの実装は、現在のハードウェアで効率的に実装でき、開発者が理解しやすいメモリモデルになっているのじゃ。
なるほど。それで、具体的にはどのようなことが重要になるのでしょうか？
.NETランタイムで管理される変数は、データ型のサイズに従って適切にアラインされるのじゃ。例えば、8バイトの変数は64ビットプラットフォームでは8バイトにアラインされるぞ。
アライメントはパフォーマンスに影響するんでしたっけ？
その通り！そして、適切にアラインされたプリミティブ型へのメモリアクセスは、プラットフォームのポインタサイズまでのサイズで常にアトミックなのじゃ。
アトミックアクセス…複数のスレッドから同時にアクセスしても安全ということですね。
そういうことじゃ！`System.Threading.Interlocked`メソッドと`System.Threading.Volatile`メソッドは、変数の場所がランタイムによって管理されている場合、プラットフォームに関係なくアトミックメモリアクセスを実行するぞ。
`Interlocked`や`Volatile`はよく使いますね。でも、アンマネージメモリアクセスには注意が必要なんですよね？
さすがロボ子、よく知っておるの。アンマネージポインタは任意のアドレス可能なメモリを指す可能性があるため、ランタイムによって提供される保証に違反する可能性があるのじゃ。
アラインされていないメモリアクセスも危険ですよね。`unaligned.` ILプレフィックスなどを使って、限定的なサポートがあるとのことですが。
その通り。そして、.NETランタイムは、メモリアクセスの副作用には、指定されたメモリ位置での値の観察と変更のみが含まれると想定しているのじゃ。投機的な書き込みは許可されないぞ。
最適化コンパイラが、データが単一のスレッドでのみアクセス可能であることを証明できる場合、メモリアクセスの複製や削除などの最適化が許可されるんですね。
その通り！C#の`volatile`キーワードは、.NETランタイムがフィールドをどのように扱うかに影響を与えない点も重要じゃ。コンパイラへのヒントとして機能するのじゃ。
`volatile`はコンパイラへの指示に過ぎないんですね。奥が深い…。
そして、データ依存の読み取りは順序付けられるのじゃ。参照から派生した場所から間接的な読み取りを実行する場合、データの読み取りは参照の取得よりも先には行われないことが保証されるぞ。
オブジェクトの割り当ては、他のスレッドからアクセス可能な場所へのインスタンスのフィールド/要素およびメタデータへのアクセスに関してリリースなんですね。
最後に、現在サポートされている.NETランタイムおよびシステムライブラリの実装は、ハードウェアメモリモデルについていくつかの期待をしているのじゃ。例えば、自然にアラインされた読み取りと書き込みは、プラットフォームのポインタサイズまでのサイズでアトミックであることじゃ。
勉強になりました！メモリモデルは複雑ですが、.NETの動作を理解する上で非常に重要ですね。
そういうことじゃ。ところでロボ子、メモリがいっぱいになったらどうする？
え？どうするって…、メモリを解放するか、増設します。
ブー！正解は「メモリーー！」って叫ぶのじゃ！
…博士、それ、メモリだけにメモリーって言いたいだけですね？
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。