CPU 多核并发缓存架构简述

首先讲一下 CPU 的工作原理

晚期的 CPU 性能低，并且是单核，CPU 间接和主存交互，从主存读写数据间接实现。
随着 CPU 的一直降级，主存和 CPU 的匹配越来越差，于是引入了缓存。

CPU 读取数据首先查看寄存器中有没有他要的数据。
如果寄存器没有，就在一级缓存查找。
如果一级缓存没有，就在二级缓存查找。
二级也没有，最初在主存中查找数据。
留神：在最初和主存交互的时候有一点须要留神，因为这时有多个 CPU 须要从主存中取数据，CPU1 取了数据，CPU2 也取了数据，那么到底要存哪个数据？于是引入了缓存一致性协定MESI。这里不细谈这个。总之有了这个协定才能够保证数据的一致性。

JVM 内存模型

Java 在运行程序的时候会主动将数据分成下面几个区域。蓝色代表线程的共享数据区域，绿色是各个线程的公有区域。

• 办法区：
  用于存储编译后的数据。包含：类信息、常量、动态变量还有运行时常量池（存储编译后的符号援用和编译生成的字面变量）
• JVM 堆
  JVM 内存最大的一块，次要用来 为对象实例分配内存 ，还有他是 垃圾回收治理 的次要区域。
• 程序计数器
  寄存以后线程的下一条操作的 字节码行号，字节码解释器工作的时候读取这个行号，从而决定执行分支、循环、跳转、异样解决等性能。
• 虚拟机栈
  随着线程的创立而呈现，每个办法执行的时候都会在这里记录他的参数信息，指针，返回值等信息。

• 本地办法栈
  这部分次要与虚拟机用到的 Native 办法相干。

  Java 多线程内存模型概述(重要)

  这个模型是一个形象的，是一个标准。他规定了线程从内存中拜访变量的标准。
  首先 JAVA 会给 每个线程分配内存 用来为他们存储各自的公有数据，每个线程想要获取主存中的变量（共享变量），必须将这个变量 复制一份 到本人的工作内存，对他扭转后再放回主存中。
  具体拜访细节见图
  

• Lock Unlock
  要想保障共享变量批改的一致性，每个线程在读取到数据后，必须给变量加锁，读取完之后再解锁。
• Read
  获取到主存中的数据，将他 传送到线程工作的内存。
• Load
  在线程工作的内存中将获取的数据 复制 一份。
• Use
  如果线程计数器区读到了扭转数据相干的字节码操作数，就会对失去的正本数据传给执行引擎。
• Assign
  在虚拟机遇到赋值的字节码指令，将执行引擎传过来的值 赋值给工作区内存的变量。
• Store
  将工作内存中的变量 传给 主内存。
• Write
  把获取到的工作变量 写入 到主内存中。

图片起源：刘乃源讲义