Java伪共享详解

蔚落 2023-01-05 05:30 314阅读 0赞

### 1、什么是伪共享 ###

在Cache内部是按行存储的，其中每一行称为一个Cache行。Cache行是Cache与主内存进行数据交换的单位，Cache行的大小一般为2的幂次数字节。

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当CPU访问某个变量时，首先会去看CPU Cache内是否有该变量，如果有则直接从中获取，否则就直接去主内存里面获取该变量，然后把该变量所在 内存区域的一个Cache行大小的内存复制到Cache中。由于存放到Cache行的是内存块而不是单个变量，所以可能会把多个变量存放到一个Cache行中。当多个线程同时修改一个缓存行里面的多个变量时，由于同时只能有一个线程操作缓存行，所以相比将每个变量放到一个缓存行，性能会有所下降，这就是伪共享。

### 2、为何会出现伪共享 ###

伪共享的产生时因为多个变量被放入了一个缓存行中，并且多个线程同时去写入缓存行中不同的变量。之所以多个变量被放入一个缓存行，就是因为缓存与内存交换数据的单位就是缓存行，当CPU要访问的变量没有在缓存中找到时，根据程序运行的局部性原理，会把该变量所在内存中大小为缓存行的内存放入缓存行。

在单个线程下顺序修改一个缓存行中的多个变量，会充分利用程序运行的局部性原则，从而加速了程序的运行。而在多线程下并发修改一个缓存行中的多个变量时就会竞争缓存行，从而降低程序运行性能。

### 3、如何避免伪共享 ###

在JDK8之前一般都是通过字节填充的方式来避免该问题，也就是创建一个变量时使用填充字段填充该变量所在的缓存行，这样就避免了将多个变量存放在同一个缓存行中

public final static class FilledLong {
        public volatile long value = OL;
        public long p1, p2, p3, p4, p5, p6;
    }

*  假如缓存行为64字节，那么我们在FilledLong类里面填充了6个long类型的变量，每个long类型的变量占用8字节，加上value变量的8字节总共576字节。另外，这里FilledLong是一个类对象，而类对象的字节码的对象头占用8字节，所以一个FilledLong对象实际会占用64字节的内存，这正好可以放入一个缓存行。

**JDK8提供了一个sun.misc.Contended注解，用来解决伪共享问题：**

@sun.misc.Contended
    public final static class FilledLong {
        public volatile long value = OL;
    }

*  需要注意的是，在默认情况下，@Contended注解只用于java核心类，比如rt包下的类。

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