CPU內(nèi)部也會有自己的緩存，內(nèi)部的緩存單位是行，叫做緩存行。在多核環(huán)境下會出現(xiàn)CPU之間的內(nèi)存同步問題（比如一個核加載了一份緩存，另外一個核也要用到同一份數(shù)據(jù)），如果每個核每次需要時都往內(nèi)存中存取，這會帶來比較大的性能損耗，這個問題一般是通過MESI協(xié)議來解決的。
MESI協(xié)議中包含M、E、S、I四個狀態(tài)，分別的意思是：
- M(修改, Modified): 本地處理器已經(jīng)修改緩存行, 即是臟行, 它的內(nèi)容與內(nèi)存中的內(nèi)容不一樣. 并且此cache只有本地一個拷貝(專有).
- E(專有, Exclusive): 緩存行內(nèi)容和內(nèi)存中的一樣, 而且其它處理器都沒有這行數(shù)據(jù)
- S(共享, Shared): 緩存行內(nèi)容和內(nèi)存中的一樣, 有可能其它處理器也存在此緩存行的拷貝
- I(無效, Invalid): 緩存行失效, 不能使用
cpu在對緩存行進行了不同的操作后，在cpu緩存行中會記錄緩存的不同狀態(tài)。當(dāng)一個核要對共享的數(shù)據(jù)進行寫操作時，需要給其他核發(fā)送RFO(REQUEST FOR OWNER)消息并把其他核的數(shù)據(jù)改成I態(tài)。這是一種比較消耗性能的操作。
cpu的偽共享問題本質(zhì)是：幾個在邏輯上并不包含在同一個內(nèi)存單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，由于被cpu加載在同一個緩存行當(dāng)中，當(dāng)在多線程環(huán)境下，被不同的cpu執(zhí)行，導(dǎo)致緩存行失效而引起的大量的緩存命中率降低。
例如：當(dāng)兩個線程分別對一個數(shù)組中的兩份數(shù)據(jù)進行寫操作，每個線程操作不同index上的數(shù)據(jù)，看上去，兩份數(shù)據(jù)之間是不存在同步問題的，但是，由于他們可能在同一個cpu緩存行當(dāng)中，這就會使這一份緩存行出現(xiàn)大量的緩存失效，如前所述當(dāng)一份線程更新時要給另一份線程發(fā)送RFO消息并把它的緩存失效掉。
解決這個問題的一個辦法是讓這個數(shù)組中不同index的數(shù)據(jù)在不同的緩存行：因為緩存行的大小是64個字節(jié)，那我們只要讓數(shù)組中沒份數(shù)據(jù)的大小大于64個字節(jié)，就可以保證他們在不同的緩存行當(dāng)中，就能避免這樣的偽共享問題。
比如一個類當(dāng)中原本只有一個long類型的屬性。這樣這個類型的對象只占了16個字節(jié)（java對象頭有8字節(jié)），如果這個類型被定義成一個長度為4的數(shù)組，這個數(shù)組的所有數(shù)據(jù)都可能在一個緩存行當(dāng)中，就可能出現(xiàn)偽共享問題，那么這個時候，就可以采用補齊(padding)的辦法，在這個類型中加上public long a,b,c,d,e,f,g;這六個無用的屬性定義，使得這個類型的一個實例占用內(nèi)存達(dá)到64字節(jié)，這樣這個類型的偽共享問題就得到了解決，在多線程當(dāng)中對這個類型的數(shù)組進行寫操作就能避免偽共享問題。