深度解析CPU缓存一致性：从底层原理到Java高并发实战（附完整代码剖析）

一、为什么你的多线程程序总是出错？从CPU缓存说起

在现代计算机体系中，CPU的运算速度与内存访问速度之间存在巨大的鸿沟。为解决这个问题，CPU设计了多级缓存结构（L1/L2/L3 Cache），但这带来了一个新的挑战——缓存一致性。

典型场景示例：

// 看似简单的代码却暗藏玄机
public class VisibilityDemo {
    private static boolean flag = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            while (flag) {
                // 空循环
            }
            System.out.println("线程退出");
        }).start();

        Thread.sleep(1000);
        flag = false;
        System.out.println("主线程修改flag");
    }
}

运行这段代码你会发现：子线程永远不会退出！这就是经典的可见性问题，其根源正是CPU缓存一致性机制。

二、深入CPU缓存一致性协议（MESI）

现代CPU通过MESI协议保证缓存一致性，该协议定义了四种缓存行状态：

状态	描述	特性
Modified	缓存行已被修改