緩存

緩存行：

緩存行越大，局部性空間效率越高，但讀取時間慢

緩存行越小，局部性空間效率越低，但讀取時間快

取一個折中值，目前多用：

64字節

public class CacheLinePadding { //執行時間在4s左右

public volatile static long[] arr=new long[2];

public static void main(String[] args) throws Exception{

Thread t1=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 10_0000_0000L;i++){

arr[0]=i;

}

});

Thread t2=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 10_0000_0000L;i++){

arr[1]=i;

}

});

t1.start();

t2.start();

final long start = System.nanoTime();

t1.join();

t2.join();

final long end = System.nanoTime();

System.out.println((end-start)/1000000);

}

}

public class T02_CacheLinePadding { //執行在2s左右

public volatile static long[] arr=new long[16];

public static void main(String[] args) throws Exception{

Thread t1=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 10_0000_0000L;i++){

arr[0]=i;

}

});

Thread t2=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 10_0000_0000L;i++){

arr[8]=i;

}

});

t1.start();

t2.start();

final long start = System.nanoTime();

t1.join();

t2.join();

final long end = System.nanoTime();

System.out.println((end-start)/1000000);

}

}

緩存行對齊：對于有些特別敏感的數字，會存在線程高競爭的訪問，為了保證不發生偽共享，可以使用緩存航對齊的編程方式

JDK7中，很多采用long padding提高效率

eg:

JDK8，加入了@Contended注解(實驗)需要加上：JVM -XX:-RestrictContended

public class T03_CacheLinePading {

@Contended

volatile long x;

@Contended

volatile long y;

public static void main(String[] args) throws Exception{ //0.6s

T03_CacheLinePading t3=new T03_CacheLinePading();

Thread t1=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 1_0000_0000L;i++){

t3.x=i;

}

});

Thread t2=new Thread(()->{

for (long i=0;i< 1_0000_0000L;i++){

t3.y=i;

}

});

t1.start();

t2.start();

final long start = System.nanoTime();

t1.join();

t2.join();

final long end = System.nanoTime();

System.out.println((end-start)/1000000);

}

}

亂序執行

/**

* CPU的亂序執行

*/

public class DisorderTest {

private static int x=0,y=0;

private static int a=0,b=0;

//第44448次 (0,0)

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

int i = 0;

for (; ; ) {

i++;

x = 0;

y = 0;

a = 0;

b = 0;

Thread one = new Thread(new Runnable() {

public void run() {

//由于線程one先啟動，下面這句話讓它等一等線程two. 讀著可根據自己電腦的實際性能適當調整等待時間.

shortWait(100000);

a = 1;

x = b;

}

});

Thread other = new Thread(new Runnable() {

public void run() {

b = 1;

y = a;

}

});

one.start();

other.start();

one.join();

other.join();

String result = "第" + i + "次(" + x + "," + y + ")";

if (x == 0 && y == 0) {

System.err.println(result);

break;

} else {

//System.out.println(result);

}

}

}

public static void shortWait(long interval){

long start = System.nanoTime();

long end;

do{

end = System.nanoTime();

}while(start + interval >= end);

}

}

禁止亂序

CPU層面：Intel -> 原語(mfence lfence sfence) 或者鎖總線

JVM層級：8個hanppens-before原則 4個內存屏障 (LL LS SL SS)

as-if-serial : 不管硬件什么順序，單線程執行的結果不變，看上去像是serial

合并寫

Write Combining Buffer

一般是4個字節

由于ALU速度太快，所以在寫入L1的同時，寫入一個WC Buffer，滿了之后，再直接更新到L2

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java需要掌握的底层知识_Java程序员应该掌握的底层知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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