44、事务内存与Java并发编程基础解析

事务内存与Java并发编程基础解析

1. 硬件事务内存（HTM）基础

硬件事务内存（HTM）的基本思想是利用现代缓存一致性协议来实现事务。缓存一致性协议已经能检测和解决写入者之间、读取者与写入者之间的同步冲突，并且会暂存临时更改，而非直接更新内存，我们只需对其进行一些细节调整。

1.1 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高速缓存，用于避免与大容量、低速的主内存进行频繁通信。缓存中的每个条目包含一组相邻的字，称为行（line），并且有将地址映射到行的方式。以通过总线进行通信的简单架构为例，每个缓存行都有一个标签（tag），用于编码状态信息。这里采用标准的MESI协议，每个缓存行有以下四种状态：
- Modified（修改） ：缓存中的行已被修改，最终必须写回内存，且其他处理器没有缓存该行。
- Exclusive（独占） ：行未被修改，但其他处理器没有缓存该行，通常在修改前以独占模式加载。
- Shared（共享） ：行未被修改，其他处理器可能缓存了该行。
- Invalid（无效） ：行不包含有意义的数据。

缓存一致性协议能检测单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时，会在总线上广播请求，其他处理器和内存会监听（snooping）。主要的状态转换如下：
| 请求类型 | 其他处理器状态变化 |
| ---- | ---- |
| 处理器请求以独占模式加载行