JVM伪共享

伪共享False sharing说明JVM底层技术也不让人那么放心。

内存缓存系统中基本单元是高速缓存行(Cache lines). cpu会把数据从内存加载到高速缓存中 ,这样可以获得更好的性能，高速缓存默认大小是64 Byte为一个区域，一个区域在一个时间点只允许一个核心操作，也就是说不能有多个核心同时操作一个缓存区域。

因为高速缓存是64字节，而Hotspot JVM的对象头是两个部分组成，第一部分是由24字节的hash code和8字节的锁等状态标识组成，第二部分是指向该对象类的引用。基本类型字节如下：
doubles (8) and longs (8)
ints (4) and floats (4)
shorts (2) and chars (2)
booleans (1) and bytes (1)
references (4/8)

因此，一个高速缓存64字节可以放下多个字段，如果这多个字段位于同一个高速缓存区，虽然它们是类的不同字段，如下代码：


Class A{
   int x;
   int y;
}

x和y被放在同一个高速缓存区，如果一个线程修改x；那么另外一个线程修改y，必须等待x修改完成后才能实施。

虽然两个线程修改各种独立变量，但是因为这些独立变量被放在同一个高速缓存区，性能就影响了。测试结果如后面。

当多核CPU线程同时修改在同一个高速缓存行各自独立的变量时，会不自不觉地影响性能，这就发生了伪共享False sharing，伪共享是性能的无声杀手。

解决方便是将高速缓存剩余的字节填充填满(pad)，确保不发生多个字段被挤入一个高速缓存区，下面测试结果图就是和填充后性能比较。

实现字节填充的框架有 Disruptor，在RingBuffer中实现填充。关于Disruptor可见infoQ这个视频，用1毫秒的延时得到100K+ TPS吞吐量，JDK的ArrayQueue并行环境不见得是最快的，该视频后面讨论很多，让人大跌眼镜啊，开放源码多有好处啊，别人能发现你不能发现的漏洞。另外一篇解剖Disruptor


C也有类似伪共享发生，见这里

[该贴被banq于2011-09-01 09:21修改过]


高速缓存默认是64 个字节，
为什么在disruptor源码里面的sequence 里面有

private volatile long p1 = 7L, p2 = 7L, p3 = 7L, p4 = 7L, p5 = 7L, p6 = 7L, p7 = 7L,
value = Sequencer.INITIAL_CURSOR_VALUE,
q1 = 7L, q2 = 7L, q3 = 7L, q4 = 7L, q5 = 7L, q6 = 7L, q7 = 7L;
这么多的填充值呢

不是只要8个long值就可以填满吗？

同楼上的问题一样，这个填充是如何做到的，个人感觉是填充sequence，也就是下标，但是为什么在源码中会有p1---p7和q1到q7呢？

这个问题怎么才能观察到呢？我的测试观察到就是共享的，两个进程访问两个变量和一个进程访问一个变量效率没区别
我的CPU i7 四核

加上volatile 可以观察到，另“第一部分是由24字节的hash code和8字节的锁等状态标识组成”写错了吧？

这个不只是java和C有这个问题吧 这种填充的方法的确不用做一致性控制了 但是空间浪费不少哦

自己测试了一下，的确如此：
volatile long:
duration = 58,185660258
duration = 56,183948170

volatile long with pad:
duration = 5,962906668
duration = 6,307130864

另外，使用volatile进行修饰，是不是为了放大效果：
These counters will be volatile longs so the world can see their progress.

还有一个疑问：false sharing应该在很多情况下都会出现，如何权衡？如果追究这点，很多代码都需要pad。


请banq老大帮忙看下

2012-10-26 12:10 "@michaelchan0921"的内容
volatile进行修饰，是不是为了放大效果 ...

是为了线程们彼此看见对方的修改后的值，这涉及线程工作原理，线程将主内存变量拷贝到自己工作内存中进行修改，各自修改后就彼此看不见对方的值了，用volatile是为让彼此看见。

pad问题应该都存在，是软硬结合的缝隙吧.

原文中的false sharing的测试用例，实际上并不涉及到volatile，多个线程之间的值本来就是独立的。

即使去掉volatile，应该也能得出一样的结果，只是效果不是那么的明显。

但是这点，我还不确定，只能看作者写的，因为cache lines涉及到硬件原理，不懂 ：（
[该贴被michaelchan0921于2012-10-27 10:00修改过]

Sequence类为啥不用7个元素的long数组呢，每次访问第7个元素呢？这样岂不是更省内存，也能做到高速缓存内只占一行

@banq
banq,你好,不知道是否翻译有误还是我理解错误,关于 hotspot jvm的对象头的组成中,hash code应该不是24字节
从 [url= http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-codetoheap/index.html] 文章中我获取的信息是对象头包括
固定的 8个字节:class指针和flag的一个集合(这个flag集合里包括了hashcode)
如果看到的话请回答一下,谢谢