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2.cpu缓存模型&java内存模型

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2.cpu缓存模型&java内存模型

发表于 2021-01-01 | 分类于 并发编程 | 0 | 阅读次数 16

2. cpu缓存模型&java内存模型

1.1.cpu多级缓存机制

cpu是直接操作自己的缓存，并不会频繁的和主内存进行通信，这是当代计算机的进步，为了保障计算效率的提高。

源文件地址

  • 1.cpu将数据从主内存读到cpu缓存，然后Cpu与自己缓存进行交互
  • 2.cpu经过指令运算之后，获取到新值并更新到cpu缓存
  • 3.从cpu缓存写入主内存。

1.2.java并发缓存不一致问题

java的内存模型和cpu类似，每个线程有自己的工作内存，需要将数据从主内存读到工作内存，然后在工作内存中进行相关的操作

  • 1.线程1将flag=1从主内存读到自己的工作内存
  • 2.线程2也将flag=1从主内存读到自己的工作内存，此时线程1和2的工作内存中flag都是1
  • 3.假如此时线程2将flag更新为了7，此时再讲flag=7写回主内存，此时线程2和主内存中的flag都是7，而线程1工作内存中的flag=1，这就导致了java并发编程中，数据不一致的问题。

2.缓存一致性问题

解决缓存一致性的核心是多个cpu之间数据传播的问题。

2.1.总线加锁机制

要处理一个数据的时候，会先通过一个总线对数据进行加锁，其他cpu就无法对该数据进行读写操作。只有该cpu处理完之后，其他cpu才可以读到最新的数据。类似java中的synchronized关键字，这种方式效率极低，串行化的方式。

2.2.总线嗅探机制和

这是最常见的一种，用于解决多个cpu之间数据传播问题的方案。本质是广播，将所有的读写请求都通过总线广播给所有的cpu，然后每个cpu去嗅探这些请求，基于自己的需求进行响应。

2.3.MESI 协议

基于总线嗅探机制的缓存一致性协议，核心是Cache Line 的四个不同的标记

参考

3.java内存模型

3.1.图解

3.2.说明

  • 1.从主内存将数据flag = 0读取出来，此时flag=0
  • 2.将flag=0load到线程1的工作内存中，此时flag=0
  • 3.线程1使用工作内存中的数据flag=0，此时flag=0
  • 4.线程1使用flag=0,并将flag修改为1,此时flag=1
  • 5.将修改后的flag=1分配到工作内存中，此时flag=1
  • 6.将flag=1的数据从工作内存写入到主内存，此时主内存中flag=1
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