缓存一致性协议——MESI

我们知道，线程之间的可见性能用volatile关键字来解决，那么它为什么能解决呢？

可见性问题的产生

CPU的高速缓存

在这里插入图片描述

缓存包含L1（L1d-数据缓存(存放数据)、L1i指令缓存(执行数据的指令码)）、L2、L3，其中L3是CPU共享，而L1和L2是每个cpu独占的缓存空间。 这三级缓存都是集成在CPU内的缓存结构，他们的作用就是为CPU和主内存之间提供一个高速缓冲区，L1最靠近CPU核心；L2其次；L3再次。运行速度方面：L1最快、L2次快、L3最慢；容量大小方面：L1最小、L2较大、L3最大。CPU会先在最快的L1中寻找需要的数据，找不到再去找次快的L2，还找不到再去找L3，L3都没有那就只能去内存找了。因为L1、L2缓存是独立的，所以就会导致什么问题？

可见性问题！！

当多个线程并行执行一个共享数据时，都同时在本cpu的高速缓存中的时候，最新的数据对其他的cpu是不可见的！！所以CPU又引入了总线锁与缓存锁

总线锁和缓存锁

总线锁，首先得知道总线，其实总线就是负责将各个CPU连接到内存. 我们平时买电脑的时候，有个总线频率，比如1066MHz、1333MHz、1600MHz，频率越高，数据传输量越大. 那么总线锁可以理解为重量级锁或者悲观锁，当我一个cpu在处理数据时，其他cpu都是阻塞. 这样肯定不可取，所以又继续优化，就出来了缓存锁，相对于总线锁，降低了锁的力度，那么它怎么去保存缓存的数据一致性？

缓存锁引入了缓存一致性协议来保证,有MSI,MESI.MOSI等等！

CPU为何要有高速缓存

	CPU中内置了少量的高速缓存以解决I\O速度和CPU运算速度之间的不匹配问题。

带有高速缓存的CPU执行计算的流程：

1. 程序以及数据被加载到主内存
2. 指令和数据被加载到CPU的高速缓存
3. CPU执行指令，把结果写到高速缓存
4. 高速缓存中的数据写回主内存

CPU缓存一致性协议MESI

MESI 是指4中状态的首字母。每个Cache line有4个状态，它们分别是：

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协议动态演示地址

超级好用 链接: MESI动态地址

具体的细节动态图里有详细体现，比我在这哔哔哔半天有用的多

总结Volatile作用 1.禁止编译器对代码进行某些优化 2.lock汇编指令，锁住缓存行，启动内存屏障，禁止指令重排，保证有序性 与可见性 当然，除了volatile来保证可见性外，我们从JDK1.5开始就引用了happens- before的概念来保证可见性！！ 链接: Java并发编程——happens-before规则