cache line 缓存行

妖狐艹你老母 2023-09-28 21:30 16阅读 0赞

![1a351358b7e64b2991240d96e9e5b1ae.png][]

Cache Line可以简单的理解为CPU Cache中的最小缓存单位。前主流的CPU Cache的Cache Line大小都是64个字节。

CPU从内存读取数据时实际是按块读取的，有什么好处呢？程序局部性原理，可以提高效率，充分发挥总线CPU针脚等一次性读取更多数据的能力。因为多数情况下CPU处理完一个数据后会处理该数据旁边的数据，所以按块去读取时，将一块数据一起读过来放入缓存，这样CPU处理完一个直接从缓存中取下一个，不需要再去内存取，极大的提高了局部性空间效率。这一块数据就被叫做**缓存行**。

那一个缓存行能放多大的数据呢，目前业界都是用的64字节，这是一个经验值，缓存行越大，局部性空间效率越高，但读取时间慢；反之缓存行越小，局部性空间效率越低，但读取时间快，所以就取了一个折中值：**64字节**。

在多核CPU就会遇到这样一个问题，xy的数据在一个缓存行，第一个核将x改了，第二个核将y改了，他们再使用另一个值的时候,他们都不知道值变了，这就是缓存一致性的问题，怎么来解决这个问题呢？ 看下面这个图![40e4b314af4a47ff9fd7ca3904e895a8.png][]

MESI （Modify+Eclusive+Shared+Inviled）cache一致性协议，这个是Intel的协议，不同的厂商有不同的协议，这里是给了**缓存行四种状态**：

1.  Modified--被修改了
2.  Exclusive--独占
3.  Shared--共享
4.  Invalid--无效的

这些协议是怎么生效的，如上图中x被改了之后他给自己标记成Modified，然后数据写回内存后通知其他核，给他们的这个缓存行状态改成Invalid,意思就是告诉他们我改过了，你们这个都无效了，如果需要用到最新数据，重新去内存中取。除了MESI 还有MSI，MOSI等缓存一致性协议。

缓存行示例代码：

/**
     * 64位x86CPU，缓存行大小64B
     *
     *      测试一：23756 ms
     *      测试二：5688 ms
     *           性能提高4倍
     */
    public class CacheLineTest {
        private static final int NUM = 1000000000;
    
        private static class T{
            // private long t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7;
            private volatile long l = 0L;
            // private long tt1,tt2,tt3,tt4,tt5,tt6,tt7;
        }
    
        public static T[] ts = new T[2];
    
        static {
            ts[0] = new T();
            ts[1] = new T();
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
    
            long satrtTime = System.currentTimeMillis();
    
            Thread th1 = new Thread("thread-1"){
                @Override
                public void run() {
                    for(int i=0;i<NUM;i++){
                        ts[0].l = i;
                    }
                    latch.countDown();
                }
            };
            Thread th2 = new Thread("thread-2"){
                @Override
                public void run() {
                    for(int i=0;i<NUM;i++){
                        ts[1].l = i;
                    }
                    latch.countDown();
                }
            };
            th1.start();
            th2.start();
    
            latch.await();
    
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(endTime-satrtTime);
        }
    }

[1a351358b7e64b2991240d96e9e5b1ae.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1a351358b7e64b2991240d96e9e5b1ae.png
[40e4b314af4a47ff9fd7ca3904e895a8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/40e4b314af4a47ff9fd7ca3904e895a8.png