【多线程】伪共享的概念

1. 说明

• 1.伪共享是多线程编程中的一个性能问题，具体指在多线程环境中，不同线程更新同一缓存行中的不同变量时，由于缓存行的粒度，这些线程可能会频繁地读写同一缓存行，进而产生缓存冲突，导致程序性能下降。
• 2.如果多个线程同时访问并更新位于同一个缓存行中的不同变量，就会触发缓存锁定，使得整个缓存行的内容都被锁定，其他需要访问该缓存行中任意变量的线程都将被迫等待。

2. 如何避免Java伪共享

2.1 手动填充缓存行

• 1.由于CPU缓存行的大小一般为64字节或128字节，因此可以通过在变量之间插入足够数量的其他变量（如long类型），来占满一个缓存行，从而确保目标变量位于独立的缓存行中。
• 2.例如，在需要避免伪共享的变量前后分别添加多个long类型的变量作为填充，这样目标变量就会被分配到独立的缓存行中，避免了与其他变量的缓存冲突。

2.2 使用JDK8的@Contended注解

• 1.在JDK8及之后的版本中，可以使用@Contended注解来避免伪共享问题。
• 2.这个注解只能用于类和属性，并需要手动启用JVM的-XX:-RestrictContended参数才能生效。
• 3.使用@Contended注解后，编译器会自动进行内存填充，使得被注解的字段与其他字段占据不同的缓存行，从而避免伪共享。
• 4.使用@Contended注解可能会改变内存布局，带来一些不可预期的行为，因此在使用时需要特别小心，并进行充分的测试和评估。

2.3 使用volatile关键字

• 1.volatile关键字在Java中具有可见性和有序性的特性，这些特性有助于避免假共享问题。
• 2.当一个线程修改了一个volatile变量的值时，其他线程可以立即看到这个修改，这保证了不同线程对volatile变量的读写操作都是可见的。
• 3.volatile关键字可以禁止指令重排序，确保多线程程序的正确执行顺序。
• 4.通过将需要避免伪共享的变量声明为volatile变量，可以减少线程之间的缓存冲突，从而避免伪共享问题。但需要注意的是，volatile关键字并不能保证原子性，如果需要保证原子性，还需要使用其他同步机制。