伪共享（False Sharing）产生的来龙去脉

最新推荐文章于 2025-06-11 08:40:54 发布
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#伪共享 #MESI #操作系统

本文探讨了伪共享问题及其对性能的影响。首先介绍了CPU的Cache Memory层次结构，接着讲解了多核环境下缓存一致性协议MESI的工作原理。通过MESI状态的解释，阐述了伪共享如何在不同核心之间导致频繁的缓存失效和数据同步，从而影响程序性能。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

之前读了一篇美团点评技术博客 2016 年发表的文章：高性能队列——Disruptor，里面提到了 ArrayBlockingQueue会因为加锁和伪共享等出现严重的性能问题。

什么是伪共享呢（False Sharing）呢，讲清楚伪共享出现的原因，我们要先理清楚高速缓存和MESI缓存一致性协议。

Cache Memory

我们都知道 CPU 和主内存之间的运算速度是差异巨大的，在现今的 SMP（Symmetric Multiprocessor）System 中，会在 CPU 和主存间设置三级高速缓存，L1、L2 和 L3，读取顺序由先到后。实际上 Cache 的设计是经历过变更的，Intel和 AMD 的实现细节都不尽相同，本文你可以简单理解为，L1 Cache分为指令缓存和数据缓存两种，L2 Cache只存储数据，L1 和 L2 都是每个核心都有，而 L3 被多核共享。

MESI

那么问题来了，多核CPU的情况下有多个 L1 和 L2 缓存，如何保证缓存内部数据的一致,不让系统数据混乱。这里就引出了一个一致性的协议MESI。

MESI规定了一个cache line存在四种状态：Modified、Exclusiv

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【Java】一文全面了解伪共享（false sharing）问题
LifeIsGood
05-03 354
【Java】一文全面了解伪共享（false sharing）问题
伪共享
weixin_30795127的博客
03-15 556
伪共享(False Sharing) 原文地址：http://ifeve.com/false-sharing/ 作者：Martin Thompson 译者：丁一 缓存系统中是以缓存行（cache line）为单位存储的。缓存行是2的整数幂个连续字节，一般为32-256个字节。最常见的缓存行大小是64个字节。当多线程修改互相独立的变量时，如果这些变量共享同一个缓存行，就会无意中影响彼此的...
伪共享的产生原因和优化方案
D_Guco的专栏
06-17 2610
  一 flase sharing产生原因      在谈到false sharing问题之前我们先说cpu缓存的问题。     CPU 缓存（Cache Memory）是位于 CPU 与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决 CPU 运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为 CPU 运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使 CPU...
JAVA：什么是伪共享（False Sharing）以及如何解决
最新发布
木头
06-11 381
伪共享是并发编程中的性能陷阱，当多个线程访问同一缓存行中的不同变量时，会导致不必要的缓存失效。本文通过示例展示伪共享问题：未优化的代码因共享缓存行导致性能下降，而通过填充字段或@Contended注解的优化方案可提升3倍性能。解决伪共享的关键在于将高频写变量隔离到不同缓存行，常用方法包括手动填充、使用JDK注解或重组数据结构。在开发高并发程序时，需要平衡空间效率与缓存行为，合理设计共享变量的内存布局以最大化性能。
False Sharing问题
热门推荐
pennyliang的专栏
07-26 1万+
在多处理器，多线程情况下，如果两个线程分别运行在不同的CPU上，而其中某个线程修改了cache line中的元素，由于cache一致性的原因，另一个线程的cache line被宣告无效，在下一次访问时会出现一次cache line miss，哪怕该线程根本无效改动的这个元素，因此出现了False Sharing问题
false sharing
tyrmer的专栏
05-20 532
最近看到关于false sharing的内容，记录一下，防止以后忘记。 false sharing是多核平台上不同线程去读写不同数据容易造成的一个问题。core 读取数据不是直接从内存中读取，而是将数据从内存中载入到L2 cache,再从L2载入到L1cache，L1是各个core独享的，L2是共享的。一般载入的数据是以64byte为一个cache line载入。当执行于两个core的两个线程A
什么是False Sharing
Voryla的博客
12-02 314
当存在一个int64数组长度为8,设此时cpu的L1缓存行大小为64B,则当core读取[0]时，会加载整个数组到缓存行，而当core读取[2]时，也会加载整个数组到缓存行，至此出现多个核心(线程)操作同一块内存，两者要不断的竞争该块内存的拥有权(修改)，进而导致cpu速度降低。
什么是伪共享（false sharing）
哇哦~
10-30 1万+
今天看go的sync.pool的代码，发现了一个比较陌生的名词 false sharing ， 之前没听说过，就去查了下，瞬间学到了 type poolLocal struct { poolLocalInternal // Prevents false sharing on widespread platforms with // 128 mod (cache line s...
【并发编程】 — 伪共享（False Sharing）底层原理及其解决方式
12-22
1.2 缓存行的概念1.3 伪共享（False Sharing）的概念 + 其可能引发的性能问题2 如何避免伪共享 — 数据填充2.1 不使用数据填充时的效率验证2.2 手动进行数据填充的效率验证2.3 通过java8新特性@sun.misc.Contended...
伪共享（False Sharing）问题？（附C++实例代码）
weixin_43669294的博客
03-22 509
快速了解什么是伪共享问题
什么是false sharing
zgl07的专栏
05-16 1821
1. cache coherence(cache 一致性) 在提到false sharing概念之前，首先还是了解一下cache coherence（cache一致性） cache coherence是指在本地cache中保存的共享数据的一致性。 在共享主存多处理器系统中，每一个处理器都有自己的本地cache。那么可能对于同一个数据在几个本地cache中都有拷贝，当其中一个拷贝被修改了，
关于伪共享（false sharing）
01-15 291
伪共享（false sharing），并发编程无声的性能杀手 https://www.cnblogs.com/cyfonly/p/5800758.html false-sharing原理浅析和测试 https://www.cnblogs.com/blastbao/p/8290332.html
Disruptor高性能之道—False Sharing(伪共享)
跳小闹成长记
01-08 937
目录 一、前言 二、False Sharing的简介 1、什么是False Sharing 2、如何避免False Sharing 三、False Sharing在Disruptor中的应用 1、Sequence的字节填充 2、SingleProducerSequencer的字节填充 3、RingBuffer的字节填充 四、Java8中解决False Sharing 五、惯例 ...
【并发编程】 --- 伪共享（False Sharing）底层原理及其解决方式
nrsc
03-15 3324
文章目录1 什么是伪共享1.1 从疑问说起 --- 难道JMM中不存在局部性原理？？？1.2 缓存行的概念1.3 伪共享（False Sharing）的概念 + 其可能引发的性能问题2 如何避免伪共享 --- 数据填充2.1 不使用数据填充时的效率验证2.2 手动进行数据填充的效率验证2.3 通过java8新特性@sun.misc.Contended注解进行数据填充的效率验证 源码地址：ht...
对伪共享（false sharing）的解读
jfcat的专栏
08-29 1060
在并发编程过程中，我们大部分的焦点都放在如何控制共享变量的访问控制上（代码层面），但是很少人会关注系统硬件及 JVM 底层相关的影响因素。前段时间学习了一个牛X的高性能异步处理框架 Disruptor，它被誉为“最快的消息框架”，其 LMAX 架构能够在一个线程里每秒处理 6百万 订单！在讲到 Disruptor 为什么这么快时，接触到了一个概念——伪共享( false sharing )，其中提到：缓存行上的写竞争是运行在 SMP 系统中并行线程实现可伸缩性最重要的限制因素。由于从代码中很难看出是否会出现
false sharing 问题
老陈988的博客
08-09 521
在做多线程程序的时候,为了避免使用锁,我们通常会采用这样的数据结构:根据线程的数目,安排一个数组, 每个线程一个项,互相不冲突. 从逻辑上看这样的设计无懈可击,但是实践的过程我们会发现这样并没有提高速度. 问题在于cpu的cache line. 我们在读主存的时候,数据同时被读到L1,L2中去,而且在L1中是以cache line(通常64)字节为单位的. 每个Core都有自己的L1,L2,所以每
伪共享-学习
weixin_51458682的博客
12-26 606
伪共享（False Sharing）是一种性能问题，发生在多核处理器中，当多个处理器（或线程）在同一缓存行中操作不同的数据时。尽管这些数据本身是独立的（即没有直接的依赖关系），但由于它们在同一个缓存行（cache line）中，缓存系统会频繁地更新缓存并进行无效化，导致不必要的性能损失。上面说的有点笼统，我这里简单介绍一下以便理解。正常情况下如果有两个CPU，两个CPU上各有一个线程，首先就确定了他们之间是不共享缓存的，而系统内存显然是共享的，因为CPU们都是通过系统总线访问系统内存。
Linux C/C++并发编程实战（3）cpu缓存伪共享问题
二进制君
06-13 1028
缓存系统中是以缓存行（cache line）为单位存储的，当多线程修改互相独立的变量时，如果这些变量共享同一个缓存行，就会无意中影响彼此的性能，这就是伪共享。 CPU1想要修改X，CPU2想要修改Y，这两个频繁改动的变量在同一个缓存行上，两个争夺缓存行的拥有权。CPU1抢到后，更新X，那么CPU2上的缓存行的状态就会变成I状态（无效）——状态含义（MESI协议）当CPU2抢到，更新Y，CPU1上缓存行就会变成I状态（无效）轮番抢夺，不仅会带来大量的RFO消息，而且某个线程读取此行数据时，L1和L2缓存上都是
伪共享(false share)简介
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10-17 2860
现代计算机都带有很多缓存用于解决CPU极快的计算速度和主存duxie
深入解析缓存行和伪共享的影响及优化
伪共享（False Sharing）是多线程编程中常见的一种性能问题。它发生在当不同的线程操作同一个缓存行的不同变量时。由于CPU缓存行是共享的，当一个线程修改了它持有的变量，而这个变量和另一个线程的变量在同一个缓存...
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