在阅读Netty源码的时候看到了缓存行优化，之前也有看过类似的优化但一直不是很明白缓存行优化是干什么，今天就将缓存行优化作一个解析。

解析

cpu缓存

由于CPU的速度远远大于内存速度，所以CPU设计者们就给CPU加上了缓存(CPU Cache)。 以免运算被内存速度拖累。（就像我们写代码把共享数据做Cache不想被DB存取速度拖累一样），CPU Cache分成了三个级别：L1，L2，L3。级别越小越接近CPU, 所以速度也更快, 同时也代表着容量越小。
CPU获取数据回依次从L1，L2，L3中查找，如果都找不到则会直接向内存查找。

缓存行

由于共享变量在CPU缓存中的存储是以缓存行为单位，一个缓存行可以存储多个变量（存满当前缓存行的字节数）。

Cache Line可以简单的理解为CPU Cache中的最小缓存单位，今天的CPU不再是按字节访问内存，而是以64字节为单位的块(chunk)拿取，称为一个缓存行(cache line)。当你读一个特定的内存地址，整个缓存行将从主存换入缓存，并且访问同一个缓存行内的其它值的开销是很小的。

什么是伪共享

CPU缓存系统中是以缓存行（cache line）为单位存储的。目前主流的CPU Cache的Cache Line大小都是64Bytes。在多线程情况下，如果需要修改“共享同一个缓存行的变量”，就会无意中影响彼此的性能，这就是伪共享（False Sharing）。

  • 假设在多线程情况下，x，y两个共享变量在同一个缓存行中，核a修改变量x，会导致核b，核c中的x变量和y变量同时失效。
  • 此时对于在核a上运行的线程，仅仅只是修改了了变量x，却导致同一个缓存行中的所有变量都无效，需要重新刷缓存（并不一定代表每次都要从内存中重新载入，也有可能是从其他Cache中导入数据，具体的实现要看各个芯片厂商的实现了）。
  • 假设此时在核b上运行的线程，正好想要修改变量Y，那么就会出现相互竞争，相互失效的情况，这就是伪共享啦。

所以缓存行优化解决的就是伪共享这个问题。

Java对于伪共享的传统解决方案

通过增加变量加到64字节。

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public final static class VolatileLong {

    public volatile long value = 0L;

    public long p1, p2, p3, p4, p5, p6;
}

Java8中的解决方案

Java8中已经提供了官方的解决方案，Java8中新增了一个注解：@sun.misc.Contended。加上这个注解的类会自动补齐缓存行，需要注意的是此注解默认是无效的，需要在jvm启动时设置-XX:-RestrictContended才会生效。

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@sun.misc.Contended

public final static class VolatileLong {

    public volatile long value = 0L;

    //public long p1, p2, p3, p4, p5, p6;
}