面试专栏：伪共享

在Java中，伪共享(False Sharing)是并发编程中的一个性能问题，它发生在多个线程在CPU的缓存系统中错误地共享数据的情况下。这不是线程间直接共享数据，而是由于缓存系统的设计导致的间接共享。现代CPU为了减少访问主内存的延迟，会将数据缓存到更接近处理器的缓存中。CPU缓存是分层的，并且以缓存行（cache line）为单位组织数据，通常大小是64字节。

伪共享的发生条件

伪共享发生的条件是当多个线程访问并修改相互独立的变量时，如果这些变量恰好位于同一个缓存行内，就会发生伪共享。当一个线程修改了一个变量，它实际上是在修改包含该变量的缓存行。为了保持缓存的一致性，其他CPU核心中的相同缓存行会被标记为无效，迫使其他线程在访问它们自己的变量时重新从主内存中加载整个缓存行。这导致了不必要的数据加载，从而降低了性能。

伪共享的影响

伪共享可以严重影响多线程应用程序的性能，因为它增加了线程之间同步的开销，减少了缓存的有效使用，并且增加了访问主内存的次数。在高度并发的应用程序中，这会导致显著的性能下降。

如何避免伪共享

为了避免伪共享，可以采取以下一些策略：

1. 缓存行填充（Padding）：通过添加填充（padding）来确保一个变量独占一个缓存行，从而避免多个线程操作的变量位于同一缓存行。Java中可以通过定义多余的变量来实现填充。
2. 字段重排（Field Reordering）：通过调整类的字段顺序，使得经常一起访问的字段位于同一个缓存行内，而不是让竞争激烈的字段共享缓存行。
3. 使用@Contended注解（JDK 8+）：Java 8引入了@Contended注解，可以用来避免伪共享，但需要在JVM启动时加入-XX:-RestrictContended参数来启用。