Java - 缓存行伪共享

1. 概述

什么是缓存行伪共享？
这个就需要说下计算机的硬件组成，CPU的高速缓存是由缓存行组成的，通常是64字节，并且它有效地引用主内存中的一块地址。在程序运行过程中，每次更新都从主内存中加载连续的64个字节。

假设a和b两个变量是相邻的，一个CPU核心线程会对a进行修改，另外一个CPU核心线程会读取b的值。当a变量被修改后其他包含a的缓存行都将失效，因为其他缓存行中的a不是最新值了。而后者读取b时，发现缓存行已经失效，需要从主内存中重新加载。

这样就出现了一个问题，b 和 a 完全不相干，每次却要因为 a 的更新需要从主内存重新读取，它被缓存未命中给拖慢了。如图所示

2. 如何避免伪共享

• 在两个 long 类型的变量之间再加 7 个 long 类型

class Pointer {
    volatile long x;
    long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
    volatile long y;
}

• 重新创建自己的 long 类型，而不是 java 自带的 long

class Pointer {
    MyLong x = new MyLong();
    MyLong y = new MyLong();
}

class MyLong {
    volatile long value;
    long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
}

• 使用 @sun.misc.Contended 注解（java8）

@sun.misc.Contended
class MyLong {
    volatile long value;
}

@sun.misc.Contended的原理是在使用此注解的对象或字段的前后各增加128字节大小的padding，从而让CPU将对象预读至缓存时占用不同的缓存行，这样，就不会造成对方缓存行的失效。
注：默认使用这个注解是无效的，需要在JVM启动参数加上 -XX:-RestrictContended才会生效，建议使用第三种方式。