前言

首先知道CPU和cahce line，然后基于此了解下CPU如何读取数据信息。

Cache

数据流向：CPU—> L1 cache —> L2 cache —> L3 cache —> 主存
数据查找：CPU先从L1 cache找，找到返回；找不到就L2 cache找，找到返回L1 cache和CPU，以此类推。

Cache Line

Cache由很多的cache line组成，通常64 btye。
CPU每次拉取数据时，会把相邻数据也拉取，存入同一个cache line。

伪共享

当我们有多个变量时，CPU读取时，会把他们放到同一个cache line，虽然这几个变量之前没有太多关系。不同CPU修改这几个变量时，都会导致之前读取的cache line失效。这样没有充分使用缓存行特性的现象，就是伪共享。

解释：
一个cache line可以被多个不同的线程使用，当其他线程修改了cache line中的一个数值时，其他线程将会强制重新加载cache line，虽然并没有修改其他数值，这是CPU对齐cache line导致的。

单CPU情景：
每个cache line读取一些数据，分多个cache line读取。
image.png
如果数据超了，会清除原来的数据，进行覆盖填写。
image.png
如果数据要修改，只需要对cache line中的数据进行修改即可。
image.png
多核CPU：
当有多核CPU时，修改数据了，会造成其他CPU中缓存的数据也失效了。
image.png
如果多核CPU进行数据修改，那么其他的核的数据会被设置为invalid。
image.png
伪共享情况：
同时读取a和b时，cache line都被修改了，互相发生invalid，然后不断读取数据。
image.png

解决办法：Padding

为了减少false sharing，可以采取填充数据结构的形式，构造多个无用的数据，来填充凑够一个cache line。

解决办法：@Contended

Java8中引入了contended注解，可以让他们在不同的cache line。使用这个注解必须在 JVM 启动的时候加上 -XX:-RestrictContended 参数，其实也是用空间换取时间。

  1. jdk6  --- 32 位系统下
  2.     public final static class VolatileLong
  3. {
  4.         public volatile long value = 0L;
  5.         public long p1， p2， p3， p4， p5， p6; // 填充字段
  6.     }
  8. jdk7 通过继承
  10.    public class VolatileLongPadding {
  11.        public volatile long p1， p2， p3， p4， p5， p6; // 填充字段
  12.    }
  13.    public class VolatileLong extends VolatileLongPadding {
  14.        public volatile long value = 0L;
  15.    }
  17. jdk8 通过注解
  19.    @Contended
  20.    public class VolatileLong {
  21.        public volatile long value = 0L;
  22.    }

参考