在阅读VIVO的博客高性能无锁队列 Disruptor 核心原理分析及其在i主题业务中的应用的时候，了解到 Disruptor 高性能的核心原因：
- 空间预分配
- 避免伪共享
- 无锁
其中 伪共享 的概念之前没有了解过，故特地了解学习了下，主要涉及到一些基础的概念：
- CPU的分级缓存机制
- volatile的内存可见性
- Java long类型/Long类型的字节大小
众所周知，CPU在读取内存中的数据时，并不是读取的直接内存，而是从L1/L2/L3缓存中读取数据，而读取缓存也并非按1字节的读取，而是按照缓存行(通常64字节)一块一块的读取，以此来提高读取效率。
周所也周知，现代计算机都是多核CPU在运行，线程都会被分配CPU来执行，所以线程内的变量数据是需要读取到CPU Cache中才能够对CPU可见的，为了解决内存在CPU1中修改后CPU2不可见（脏读）的问题，在Java中有设计变量修饰符volatile来修饰变量，以此来实现数据在多个CPU之间不会产生脏读问题，内存在任何一个CPU上发生修改后，在其他CPU上均不可用而丢弃重新从内存中获取。
当然，也正是因为以上设计，带来了一些预期外的结果（不是问题或bug），如下代码所示：
对于下面的代码：
public class FalseSharing {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int num = 100000000;
Pointer pointer1 = new Pointer();
long start = System.currentTimeMillis();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < num; i++){
pointer1.x++;
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < num; i++){
pointer1.y++;
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("pointer1=" + (System.currentTimeMillis() - start));
}
}
class Pointer {
volatile long x;
volatile long y;
}
上述代码在我的电脑上执行，需要3.5秒+，多次执行亦然如此，而我们只需稍作调整，改成如下代码，则只需要0.5秒左右即可执行完毕，这是为何？
public class FalseSharing {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int num = 100000000;
Pointer2 pointer2 = new Pointer2();
long start2 = System.currentTimeMillis();
Thread t3 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < num; i++){
pointer2.x++;
}
});
Thread t4 = new Thread(() -> {
for(int i = 0; i < num; i++){
pointer2.y++;
}
});
t3.start();
t4.start();
t3.join();
t4.join();
System.out.println("pointer2=" + (System.currentTimeMillis() - start2));
}
}
class Pointer2 {
volatile long x;
// long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
Long z1, z2; long z3;
volatile long y;
}
以上现象对应的机制，正是因为缓存行的设计。
在上面的代码中，包含了线程t1/t2（t3和t4等同）两组线程，分别对x和y进行累加操作，看似是两个线程（CPU在分别对两块内存中的变量执行累加），但是因为CPU是以缓存行的方式读取内存，Pointer1中的x和y在内存中时相邻的两块内存，Java的基本数据类型long类型，占用8字节，所以x和y(加起来16字节)被放到同一个缓存行了，当CPU1对x做了修改后，CPU2读取到y时发现，对应缓存行已经失效了，所以不得不重新从内存中重新读取数据，从而导致了效率降低。
而我们下面给出的代码，Pointer2的x和y变量间，被塞了两组变量：
- long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7; --long类型,占用8个字节, 8*7=56
- Long z1, z2; long z3; --包装Long类型,根据计算机不同有所不同,在我电脑上占用24字节, 24+24+8=56
两组变量任何一组都可以解决伪共享的问题，之所以塞两组变量，都是为了验证缓存行的存在和解决方案。
方案一直接使用7个基本数据类型，占用了56个字节，加上x变量自身，刚好占用一个完整的缓存行64字节，y只能在另一个缓存行了。
方案二使用了2组包装数据类型，1组基本数据类型，加起来依旧占用的是56个字节，依旧能将一个缓存行占满，解决缓存行失效问题。
通过对这块的学习，对基础知识又做了一个巩固，造火箭的知识又增加了。🤡
博文参考：
实操代码：FalseSharing