44、硬件事务内存与Java并发编程基础

硬件事务内存与Java并发编程基础

1. 硬件事务内存（HTM）概述

HTM的基本思想是，现代的缓存一致性协议已经完成了实现事务所需的大部分工作。它们能够检测并解决写入者之间、读取者与写入者之间的同步冲突，并且会缓冲临时更改，而不是直接更新内存，我们只需对一些细节进行修改。

2. 缓存一致性

在大多数现代多处理器中，每个处理器都有一个附属的缓存，这是一种小型高速内存，用于避免与大型慢速主内存进行通信。每个缓存条目保存一组相邻的字，称为一行，并有一种将地址映射到行的方法。下面以标准的MESI协议为例，每个缓存行有以下几种状态：
| 状态 | 描述 |
| ---- | ---- |
| Modified（修改） | 缓存中的行已被修改，最终必须写回内存，其他处理器没有缓存此行 |
| Exclusive（独占） | 行未被修改，但其他处理器没有缓存此行（通常在修改前以独占模式加载行） |
| Shared（共享） | 行未被修改，其他处理器可能缓存了此行 |
| Invalid（无效） | 行不包含有意义的数据 |

缓存一致性协议检测各个加载和存储操作之间的同步冲突，并确保不同处理器对共享内存的状态达成一致。当处理器加载或存储内存地址a时，它会在总线上广播请求，其他处理器和内存会监听（有时称为窥探）。主要的状态转换如下：
- 当处理器请求以独占模式加载一行时，其他处理器会使该行的任何副本无效。任何拥有该行修改副本的处理器必须在加载完成之前将该行写回内存。
- 当处理器请求以共享模式将一行加载到其缓存中时，任何拥有独占副本的处理器必须将其状态更改为共享，任何拥有修改副本的处理器必须