上節(jié)提到的：偽共享，今天我們來(lái)說(shuō)說(shuō)。

那什么是偽共享呢？

這得從CPU的緩存結(jié)構(gòu)說(shuō)起。以下如圖，CPU一般來(lái)說(shuō)是有三級(jí)緩存，1 級(jí)，2級(jí)，3級(jí)，越上面的，越靠近CPU的，速度越快，成本也越高。也就是說(shuō)速度方面：1級(jí)>2級(jí)>3級(jí)。

圖1

圖2

如上圖2我們來(lái)看看不同級(jí)別的緩存的時(shí)延：

到CPU的延遲CPU時(shí)鐘耗時(shí)

主內(nèi)存

很多(Multiple)

~60-80 ns

L3 緩存

~40-45 周期

~15 ns

L2 緩存

~10 周期

~3 ns

L1 緩存

~3-4 周期

~1 ns

寄存器

一周期

小于1ns，飛快

更多CPU架構(gòu)信息：https://blog.csdn.net/karamos/article/details/80126704

說(shuō)到這里，我們要理解一個(gè)很重要的概念：緩存行。什么是緩存行？

首先我們來(lái)看這幾級(jí)緩存，其中，1，2級(jí)緩存是CPU核心私有的，也就是說(shuō)每個(gè)核，之間不會(huì)共享1，2級(jí)緩存，那它們之間怎么通信或共享數(shù)據(jù)呢？

答案是：3級(jí)緩存，如下圖：

那core1,和core2之間，是通過(guò)什么方式共享緩存呢？

答案是：緩存行!

什么是緩存行？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是CPU內(nèi)核之間共享數(shù)據(jù)的最小單位。如下圖：x,y是在同一個(gè)緩存行，那每次CPU內(nèi)核之間通信時(shí)交換x,y值，可以同時(shí)共享兩個(gè)值。是不是很高效？

是的，一般情況下，如果x,y是屬于數(shù)組內(nèi)的數(shù)據(jù) ，是可以達(dá)到高效共享數(shù)據(jù)的功能，但問(wèn)題又來(lái)了：如果，x,y并不屬于同一數(shù)組，x屬于core1,而y屬于core2，這個(gè)時(shí)候，如果core1更新了x,會(huì)導(dǎo)致y值失效了。為什么失效了，因?yàn)樗麄冊(cè)谕痪彺嫘小＿@時(shí)，只有把緩存行 flush到主存后, 其他內(nèi)核中的相應(yīng)的緩存行才會(huì)被置為過(guò)期數(shù)據(jù),而緩存行什么時(shí)候flush到memory, 這個(gè)是有一定延時(shí)的 ,在這個(gè)延時(shí)當(dāng)中, 其他CPU core是無(wú)法得知你的更新的 。那么內(nèi)核core2再去讀取Y的值時(shí)，由于L1的緩存里的數(shù)據(jù)已失效，那么就需要從L3獲取，然后放入L2，再放入L1。 這樣核心2讀取Y值就需要從L3級(jí)的緩存讀了。但是明明是內(nèi)核core1修改的X的值，卻影響到內(nèi)核2去讀取Y值了。同理，如果是內(nèi)核2去修改Y的值，也會(huì)影響內(nèi)核1去讀取X的值。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，x,y同放在緩存行，而且它們又屬于不同CPU內(nèi)核的數(shù)據(jù)值(事實(shí)上CPU內(nèi)核也就是代碼中的：線程)。那就會(huì)因?yàn)楦髯愿缕渲幸粋€(gè)值，而導(dǎo)致緩存失效。

這就是著名的偽共享問(wèn)題。

有沒(méi)有什么解決方案呢？

有的。

方案是：緩存行填充。

還是回到上面的例子，如果x,y同放到同一個(gè)緩存行，會(huì)造成偽共享。很簡(jiǎn)單，那就不要放在一起好了！

比如：x有8byte(字節(jié)),而一般緩存行總共有64byte。那其他剩下的位置，我們就用預(yù)定的空變量填充就行了，代碼如下 (java6版本)：

public final static classVolatileLong {

public volatile long x= 0L;

public long p1, p2, p3, p4, p5, p6,p7;//緩存行填充}

這個(gè)時(shí)候，core1更新x值，也就不會(huì)影響y值，從而造成偽共享問(wèn)題。

上面的代碼是java6的解決方案。

JAVA 8下的方案

在JAVA 8中，緩存行填充終于被JAVA原生支持了。JAVA 8中添加了一個(gè)@Contended的注解，添加這個(gè)的注解，將會(huì)在自動(dòng)進(jìn)行緩存行填充，如下代碼：

import sun.misc.Contended;

@Contended

public class VolatileLong {

public volatile long value = 0L;

}

執(zhí)行時(shí)，必須加上虛擬機(jī)參數(shù)-XX:-RestrictContended，@Contended注釋才會(huì)生效。很多文章把這個(gè)漏掉了，那樣的話實(shí)際上就沒(méi)有起作用。

這就是偽共享的解決方案，多么簡(jiǎn)單！

本系列完畢！

如果各位讀者，還有什么意見(jiàn)或建議，歡迎拍磚吐槽！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java并发 cpu高_java高并发核心要点|系列5|CPU内存伪共享的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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