44、硬件事务内存与Java并发编程基础解析

硬件事务内存与Java并发编程基础解析

1. 硬件事务内存（HTM）

HTM的基本思想是，现代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。

1.1 缓存一致性

在大多数现代多处理器中，每个处理器都配有一个缓存，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。每个缓存条目包含一组相邻的字，称为行，并且有某种方法将地址映射到行。

以处理器和内存通过称为总线的共享广播介质进行通信的简单架构为例，每个缓存行都有一个标签，用于编码状态信息。标准的MESI协议中，每个缓存行标记为以下四种状态之一：
- Modified（修改） ：缓存中的行已被修改，最终必须写回内存，且没有其他处理器缓存此数据。
- Exclusive（独占） ：行未被修改，且没有其他处理器缓存此数据（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此数据。
- Invalid（无效） ：行不包含有意义的数据。

缓存一致性协议会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时，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