Random（二）什么是伪共享？@sun.misc.Contended注解

1.背景简介

• 我们知道，CPU 是不能直接访问内存的，数据都是从高速缓存中加载到寄存器的，高速缓存又有 L1，L2，L3 等层级。在这里，我们先简化这些复杂的层级关系，假设只有一级缓存和一个主内存。

• CPU 读取和更新缓存的时候，是以行为单位进行的，也叫一个 cache line，一行一般 64 字节，也就是8个long的长度。

2.伪共享问题

一个缓存行可以放多个变量，如果多个线程同时访问不同的变量，而这些不同的变量又恰好位于同一个缓存行，那么会发生什么呢？

如上图所示，X 和 Y 为相邻 2 个变量，位于同一个缓存行，两个 CPU core1 和 core2 都加载了它们。

core1 更新 X，同时 core2 更新 Y，由于数据的读取和更新是以 缓存行 为单位的，这就意味着当这2件事同时发生时，就产生了竞争，导致 core1 和 core2 有可能需要重新刷新自己的数据（缓存行被对方更新了），最终导致系统的性能大打折扣，这就是伪共享问题。

3.问题解决

如下图：

如上图所示，我们把 X 单独占用一个缓存行，Y 单独占用一个缓存行，这样各自更新和读取，就不会有任何影响了。

对应的操作就是在代码中使用 @sun.misc.Contended 注解。

4.JDK使用示例

例如在 JDK1.7 中 Thread 类中为 ThreadLocalRandom 增加的三个成员变量：

/*** 线程本地随机的当前种子。*/
@sun.misc.Contended("tlr")
long threadLocalRandomSeed;/*** 探测哈希值;如果线程本地随机种子被初始化，那么该值也非0。使用缓存填充(注解方式)来避免伪共享。*/
@sun.misc.Contended("tlr")
int threadLocalRandomProbe;/*** 从公共线程本地随机序列中分离的二级种子。*/
@sun.misc.Contended("tlr")
int threadLocalRandomSecondarySeed;

@sun.misc.Contended("tlr") 就会在虚拟机层面，帮助我们在变量的前后生成一些 padding，使得被标注的变量位于同一个缓存行，不与其他变量冲突。

在 Thread 对象中，threadLocalRandomSeed、threadLocalRandomSeed、threadLocalRandomSecondarySeed 被标记为同一组 tlr，使得这 3 个变量放置于一个单独的缓存行，而不与其它变量发生冲突，从而提高在并发环境中的访问速度。

整理完毕，完结撒花~