关于缓存行填充的一点思考

1.此文是记录我学习缓存行填充的一点思考，之前对缓存行填充只是有浅显的了解。
2.我不会从很基本的地方说起，这不是入门缓存行填充的文章。
3.看了很多关于缓存行的文章，但是很少去提及对象头是怎么缓存的，很疑惑。

我们要明白，缓存行填充主要解决的是伪共享（false sharing）问题。而64位OS一般缓存行是64字节（最常用），因此为了解决伪共享问题，我们采用缓存行填充的方式使缓存值的大小为64字节。

简单说一下Java6、Java7、Java8的处理方式，然后在利用Disruptor中的缓存填充做一下分析吧。

Java6的处理方式

// 64位OS，对象头本身有16字节，
public final static class FillLong { 
        public volatile long value = 0L;    // 8字节
        public long p1, p2, p3, p4, p5;    // 40字节
}
// 对象头本身有8字节，
public final static class FillLong { 
        public volatile long value = 0L;    // 8字节
        public long p1, p2, p3, p4, p5, p6;    // 48字节
}  

通过上面的方式可以减少出现伪共享的概率，但是不能绝对保证，原因一会Disruptor的填充方式。

Java7的处理方式

// 64位OS，对象头本身有16字节
public final static class FillLPadding { 
        public long p1, p2, p3, p4, p5;    // 40字节
}
public final static class FillLong { 
        public volatile long value = 0L;    // 8字节
} 
// 32位OS，对象头本身有8字节
public final static class FillLPadding { 
        public long p1, p2, p3, p4, p5;    // 48字节
}
public final static class FillLong { 
        public volatile long value = 0L;    // 8字节
} 

Java7会优化掉无用的字段，所以采用继承的方式填充对象。依据JVM对象继承中父类属性与子类属性关系，内存地址会连续排列布局的原因。这样可以防止Java7的优化。

Java8的处理方式，采用注解

@Contended
public final static class FillLong { 
        public volatile long value = 0L;    // 8字节
} 

在JDK1.8中，新增注解@sun.misc.Contended，来使各个变量在Cache line中分隔开。注意，jvm需要添加参数-XX:-RestrictContended才能开启此功能。

最后在看看Disruptor中防止伪共享的方式。

这种方式可以保证不会出现伪共享，可能是作者基于Java7编写的框架，没有用到注解，上代码：

class LhsPadding
{
    protected long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
}
class Value extends LhsPadding
{
    protected volatile long value;
}
class RhsPadding extends Value
{
    protected long p9, p10, p11, p12, p13, p14, p15;
}

这种将Value放在中间的方式，可以保证任何时候都不会出现伪共享。
顺便提一点，数组在内存中是连续存储的，结合预读性原理来看的话，缓存填充的方案是可以放在数组元素出现伪共享的。