キャッシュライン

CPUメモリはCPUの速度を向上させるために、はるかに速い速度よりもあるので、CPUキャッシュは（キャッシュ）を添加し、キャッシュは、三L1、L2、L3に分割されます。小さい近いCPUのレベル、より速く、より小さな容量の割合。各キャッシュ内部キャッシュの動作の単位で保存されています。キャッシュラインは、典型的には2つの連続バイト、32から256バイトの整数乗であり、最も一般的なキャッシュラインサイズが64バイトです。

CPUがメモリをアクセスすると、最初のキャッシュキャッシュされたデータかどうかを確認します。ない場合は、キャッシュメモリからデータをロードする必要があり、最終的にはCPUに返す。そうであれば、データがアクセス・メモリなしで返されます。キャッシュヒット率場合は、パフォーマンスを大幅に向上させることができます。

キャッシュラインヒットテストコード

8の種類は8 * 1000000、シーケンシャルアクセス、ジャンプのアクセス時間の比較の長い配列を確立し、対照的なために、長い間、64バイトの8種類が長いキャッシュラインフィルできるバイト：

シーケンシャルアクセス：

public final class CacheLineTest {

    //填充10000000个缓存行，每行8个long，共64字节
    private static final long[] values = new long[8 * 10000000];



    public static void main(String[] args) throws Exception {

        long time = System.nanoTime();

        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            //顺序存取
            values[i] = i;
        }

        time = System.nanoTime() - time;

        System.out.println("顺续存取耗时：" + time);

    }
}

結果は以下の通りであります：

ここに画像を挿入説明

ジャンプのアクセス：

public final class CacheLineTest {

    //填充10000000个缓存行，每行8个long，共64字节
    private static final long[] values = new long[8 * 10000000];



    public static void main(String[] args) throws Exception {

        long time = System.nanoTime();
        
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            //跳跃存取
            values[i*8] = i;
        }

        time = System.nanoTime() - time;

        System.out.println("跳跃存取耗时：" + time);

    }
}

結果は以下の通りであります：

ここに画像を挿入説明

千万次のアクセス時に、ギャップは非常に明白です。

偽の共有

そこに二つの変数間に関係はないが、それでも、スレッド間の同期を必要とするものの、二つの変数X、Yは、マルチスレッドアクセス、CPU1のスレッド上で実行されているアクセスX、CPU2アクセスY上で実行中のスレッドがあると仮定する。例えば、CPU1のスレッドがパフォーマンスに影響を与え、CPU2は、Y、共感、Y用CPU2更新もXに影響するアクセスできないとき繰り返し、キャッシュヒットで、その結果、失敗する時に更新されていない同じ行にX、Yを変更しました。

これを避けるために、一つの可能なアプローチは、キャッシュラインのキャッシュラインを埋めるためで、1つの変数のみが実際に効果的です。

偽共有テストコード

オブジェクトを宣言するDEMO、オブジェクトヘッダは、4つの例から、ほとんど同じキャッシュラインに、4つのスレッドのそれぞれを4つの連続したインスタンスを作成し、long型が8バイト、16バイトを占有し、8つのバイトを占め値は、その実行中の時刻を表示するために、アクセス操作の多くを行います。その後長い間、埋めるために64のバイトが、その実行中の時間を確認するために再実行するデモ6つの8バイトで満たされました。

public final class FlashShareDemo {


    //测试对象，对象头占8字节，声明一个long类型8字节，
    //共16字节，连续声明4个demo对象，多半在同一个缓存行中
    static class Demo{
    
        //需要操作的对象声明为volatile以便其他线程可以看到其变化
        public volatile long value = 0L;

        //填充long，每个8字节，填充6个，共64字节，刚好一个缓存行
        //private long P1,P2,P3,P4,P5,P6; 

    }

    //启动线程对demo中的value值做大量存取操作
    static final class TestThread extends Thread{

        private Demo demo;

        public TestThread(final Demo demo){
            this.demo = demo;
        }

        @Override
        public void run(){

            long start = System.currentTimeMillis();

            for(int i = 0 ; i < 100000000; i++){
                demo.value = i;
            }

            start = System.currentTimeMillis() - start;

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行耗时" + start);
        }

    }


    public static void main(String[] args) throws Exception{

        Demo[] Demo = new Demo[4];

        //启动四个线程进行测试
        for(int i = 0; i < 4; i++){
            Demo[i] = new Demo();
        }

        TestThread[] testThread = new TestThread[Demo.length];

        for (int i = 0; i < Demo.length ; i++ ){
            testThread[i] = new TestThread(Demo[i]);
        }

        long start = System.currentTimeMillis();

        for(Thread t : testThread){
            t.start();
        }

        for(Thread t : testThread){
            t.join();
        }

        start = System.currentTimeMillis() - start;

        System.out.println("未填充对象访问耗时：" + start);
    }
}