java工作内存是cpu的缓存_JAVA并发编程-JAVA内存模型以及CPU缓存知识 - Java 技术驿站-Java 技术驿站...

阅读《Java高并发编程详解》后的笔记。

CPU cache模型

CPU的处理速度和内存的访问速度差距太大，于是在CPU和主存之间增加了缓存。

CPU cache模型如图：

Cache的出现解决直接访问内存效率低下。程序运行时，Cache会将运算所需要的数据从主存复制一份到CPU cache中，这样CPU进行计算时就可以直接对CPU Cache中的数据进行读取和写入，运算结束后，再将CPU cache中的最新数据刷入主存中。

CPU和主存之间交互的架构如图：

CPU缓存一致性问题

缓存的出现极大提高了CPU的吞吐能力，但会引入缓存不一致的问题。

如 i++，根据上面CPU和主存交互的过程，步骤如下:

读取主存的i到CPU Cache中

对i进行+1

将结果写回到CPU Cache中

将数据刷新到主存中

这个过程对于单线程来讲不会出现问题，但是多线程下会出现缓存不一致的问题。每个线程都会有一个自己的工作内存(本地内存–CPU Cache)，i在多线程的本地内存中都会有一个副本。假设2个线程执行i++操作，i的初始值设为0，每个线程都从主存中获取i的值存入CPU Cache中，然后经过计算再写入主内存中，很可能i在进过两次自增之后的结果还是1。

解决缓存不一致的方法：

总线加锁，悲观，效率低下，会阻塞其他CPU对其他组件的访问

缓存一致性协议

Intel的MESI缓存一致性协议：

大致思想：CPU在操作Cache中的数据时，如果发现该类变量是一个共享变量，也就是说在其他CPU Cache中也存在一个副本，那么：

(1)读取操作，不做任何处理，只将Cache中的数据读取到寄存器

(2)写入操作，发出信号通知其他CPU将该变量的Cache Line设置为无效状态，其他CPU在进行该变量读取的时候必须到主存中再次获取。

JAVA内存模型

JAVA的内存模型(Java Memory Mode)制定了Java虚拟机如何与计算机的主存(RAM)进行工作。

Java内存模型如图：

JAVA内存模型与CPU硬件架构交互图：

当同一个数据被分别存储在计算机的各个内存区域时，会导致多个线程在各自的工作区域中看到的数据有可能是不一样的。volatile保证不同线程对某个共享变量的可见性。