机器硬件CPU与JMM

（1）CPU Cache模型

cpu与内存进行数据交互, 存在缓存. 分为一级缓存,二级缓存, 三级缓存 L1i 为一级缓存, 存放指令, L1d(data)存放数据. L2 为二级缓存 L3 为三级缓存

多个CPU都会去访问同一个内存空间 . 每一个cpu都存在寄存器, cpu中数据是存放在寄存器中的,

cpu获取数据的方式: 先从寄存器中取数据 , 如果取不到 , 那么去Cache中去取, Cache中如果取不到 , 那么去内存中去取数据,

接着: 内存 --> Cache–> 寄存器

内存容量大, Cache 容量小, 寄存器容量更小 .

注意: 每一个CPU的Cache都是独立的. 对于共享变量: 如果要修改共享变量的值, 首先把共享变量读取到Cache缓存中来, cpu再去修改缓存中的数据. 修改完成后, 再把数据返回给内存.

数据的不一致性问题: 如果一个共享变量i, 某个cpu去修改的它值, 某个cpu去读取它的值. 例如一个共享变量i=10 , 如果读取的线程在修改前读取那么读取的是10 , 如果读取在修改后, 那么可能读取的是9. 因此可能存在数据不一致的问题.

解决数据不一致的问题方案:

1. 总线加锁 缺点 : 当你对某个cpu进行加锁后, 其他的cpu就不能使用这个总线了. 效率太低,粒度太大.

2. 缓存的一致性协议 MESI a. 读操作: 不做任何事情, 把cache中的数据读取到寄存器 b. 写操作: 发出信号,通知其他的CPU, 将该变量的Cache line置为无效的状态, 其他的cpu要访问这个变量的时候, 只能从内存中获取数据.

Cache line 为线程的实现机制, cpu的缓存中会有很多的cache line 即数据线,

（2）JMM (java memory model )

主存 对应cpu的内存 线程 对应cpu , 多个线程,对应多个cpu

每一个线程都有对应的工作空间.

线程要获取数据时, 先从工作空间中获取, 如果获取不到则从主存中获取数据

JMM要解决的是主存中的数据是怎么和工作空间中的数据进行交互的

1. 主存中的数据,所有的线程都可以访问
2. 每个线程都有自己的工作空间. 即本地内存. 工作空间中存储的是对象的地址
3. 工作空间存储的数据: 局部变量, 内存的副本.
4. 线程不能直接修改内存中的数据, 只能把数据从主存中读取到工作空间中进行修改,修改完成后, 把数据刷新到内存.

JMM中工作空间中的数据, 可能是来源于cpu中的寄存器 , Cache缓存 或者内存. 主存中的数据也是一样.