CPU三级缓存

相对于内存IO，CPU运算速度很快；为了提升CPU计算存取速度，内存与CPU之间设置了三级缓存。三级没有理论基础，只有工业验证。为了提升读取数据效率，每次读取指定的数据块。比如 Inter 一次读取64字节，而不是一个bit一个bit读取。

三级缓存如下图所示：

伪共享问题

Java中一个 long 数字占用8字节；一个数据块最多可以同时存放4个long数字。内存中，如果同一个数据块中，存放了多个 long 数据；被多个CPU加载到了自己私有的 L1 级缓存中，同时做了修改；这样就出现了数据不一致的情况。这就是伪共享的问题。

当然，计算机使用了某些策略（硬件层面可以使用总线控制，软件层面可以使用MESI协议），使得CPU的修改对其他CPU是可见的，但这些策略肯定影响了数据的处理效率。

【Java】验证伪共享的效率

试验方法：

假设有两个long型变量x、y，使用关键字：volatile 保证其可见性。启动两个线程分别对这两个变量进行大规模赋值操作，记录操作耗时情况。

对比操作：对两个变量分别加上注解@sun.misc.Contended ，并且JVM启动参数设置添加：-XX:-RestrictContended。这样保证两个变量不在同一个数据块上，不存在伪共享问题。记录相同规模赋值操作的耗时情况。

@sun.misc.Contended
volatile long x;

@sun.misc.Contended
volatile long y;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
	T05_Contended t = new T05_Contended();
	
	/**
	 * 不用注解Contended
	 * 100次均值： 205ms
	 * 
	 * 使用注解Contended
	 * 100次均值： 84ms
	 * 注意：启动JVM加入参数-XX:-RestrictContended
	 * 注解Contended才能生效
	 */
	long sum = 0;
	for(int x = 0; x < 100; x++) {
		// 创建线程
		Thread t1 = new Thread(() -> {
			for(long i = 0; i < 1_0000_0000L; i++) {
				t.x = i;
			}
		});
		Thread t2 = new Thread(() -> {
			for(long i = 0; i < 1_0000_0000L; i++) {
				t.y = i;
			}
		});
		
		// 执行赋值
		long start = System.currentTimeMillis();
		t1.start();
		t2.start();
		t1.join();
		t2.join();
		long end = System.currentTimeMillis();
		
		// 计算总耗时
		sum = sum + (end - start);
	}
	
	System.err.println(t.x + " : " + t.y);
	System.err.println((sum / 100));
	
}