說(shuō)起Java中的多線程，就不得不說(shuō)volatile關(guān)鍵詞volatile關(guān)鍵詞執(zhí)行修飾變量和實(shí)例變量，不能修飾方法參數(shù)，局部變量和實(shí)例常量。

volatile是Java提供的一種輕量級(jí)的同步機(jī)制，在并發(fā)編程中，它是擔(dān)任了重要的角色。同synchronized相比(synchronized通常稱為重量級(jí)鎖)，volatile更輕量級(jí)。

想要了解votatile的來(lái)龍去脈，就必須了解CPU緩存模型和java內(nèi)存模型，本文介紹前者。

眾所周知，計(jì)算機(jī)所有的運(yùn)算操作都是在cpu寄存器來(lái)完成的，運(yùn)算操作無(wú)非就是數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入操作，但CPU能訪問(wèn)的數(shù)據(jù)只能是計(jì)算機(jī)內(nèi)存(RAM)，雖然相比于普通硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)，RAM的速度遠(yuǎn)超這兩者，但比起CPU的處理速度來(lái)說(shuō)，這之間的差距可達(dá)數(shù)千倍。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，隨著光纖的普遍接入，網(wǎng)絡(luò)速度大大提高，可不管下載速度如何提高，它的上限都受制于硬盤(pán)的寫(xiě)入速度，就算下載速度超過(guò)了10GB/s，可固態(tài)硬盤(pán)寫(xiě)入速度撐死也只能達(dá)到它的十分之一。

CPU也一樣，由于運(yùn)算速度和內(nèi)存訪問(wèn)速度上面的不對(duì)等，導(dǎo)致CPU資源會(huì)受到極大的限制，于是就有在CPU主存和內(nèi)存之間增加了緩存的設(shè)計(jì)。

看圖中I9 9900K的參數(shù)，現(xiàn)在的緩存可以增加到3級(jí)。

在程序的運(yùn)行中，會(huì)將運(yùn)算所需要的數(shù)據(jù)復(fù)制一份到CPU緩存中，這樣CPU就可以直接對(duì)緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)運(yùn)算結(jié)束后，將緩存中的數(shù)據(jù)刷新到內(nèi)存中，依靠這樣的方式，極大提高了CPU的吞吐量。

在提高了吞吐量的同時(shí)，也出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，緩存不一致、

試想有一段運(yùn)算操作：i++讀取i的值到cpu cache中

對(duì)i進(jìn)行加1操作

將結(jié)果保存到cpu cache中

運(yùn)算完成，將數(shù)據(jù)刷新到內(nèi)存中

這里就存在和java一樣的多線程問(wèn)題，在兩個(gè)線程同時(shí)對(duì)i進(jìn)行操作的時(shí)候，每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存，變量i會(huì)在多個(gè)線程的本地內(nèi)存中都保存一個(gè)副本，假設(shè)i值為1，在同一時(shí)間的兩個(gè)線程讀取i的值保存在cpu cache中，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后再寫(xiě)入內(nèi)存，但i再經(jīng)過(guò)兩次自增后，最后寫(xiě)入內(nèi)存的值還有可能是2。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常有兩種辦法：加鎖的方式

緩存一致性協(xié)議

第一種方式是一種悲觀的方式，只有一個(gè)cpu能搶到鎖進(jìn)行運(yùn)算，而其他cpu就進(jìn)入阻塞狀態(tài)。這種方式的效率低下，所以就有了第二種方式。

緩存一致性協(xié)議的大致思想是：

如果cpu在操作數(shù)據(jù)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)是一個(gè)共享變量(其他cache也保存了副本)，就進(jìn)行如下操作：讀取操作：不做任何處理，只是將cache的數(shù)據(jù)讀取到寄存器。

寫(xiě)入操作：發(fā)送一個(gè)信號(hào)通知其他cpu這個(gè)變量我已經(jīng)改過(guò)了，設(shè)置為無(wú)效變量，其他cpu在進(jìn)行操作的時(shí)候就不得不重新讀取一次數(shù)據(jù)再進(jìn)行操作。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 缓存一致性_Java多线程——CPU缓存原理和缓存一致性问题的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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