[发明专利]多线程条件下CPU高速缓存行失效的处理方法及装置

说明书

本发明公开了一种多线程条件下CPU高速缓存行失效的处理方法及装置。所述方法包括：判断第一字段和第二字段之间是否需要隔离，所述第一字段用volatile关键字修饰；如果需要隔离，在所述第一字段和所述第二字段之间加入填充字段，所述填充字段用于使所述第一字段和所述第二字段位于不同缓存行。如此，就可有效避免多线程条件下的CPU高速缓存行失效，有助于维持应用程序性能。

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体地，涉及一种多线程条件下CPU高速缓存行失效的处理方法及装置。

背景技术

Java虚拟机(英文：Java Virtual Machine，简称：JVM)是运行Java程序的抽象计算机，是Java语言的运行环境。JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在JVM上运行的目标代码(字节码)，就可以在多种平台上不加修改地运行。

Java内存模型规定，Java程序中的所有变量都存储在主内存中。每条线程还有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作(如读取、赋值等)都在工作内存中进行，但线程间变量的传递则需要通过主内存来完成。

此外，Java语言规范还规定了可以通过volatile关键字来修饰变量，以保证一个线程对该变量的更新会对其他线程立即可见，也就是说，保证所述其他线程始终能够读取该变量的最新数据。

通常，为了提高线程处理速度，可以将线程频繁调用的变量载入线程所在CPU的缓存中。CPU缓存是位于CPU与主内存之间的临时存储器，可结合实际应用被设置为多级缓存，各级缓存以一定大小的缓存行作为基本的存储单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种多线程条件下CPU高速缓存行失效的处理方法及装置，使需要被隔离的两个字段分开位于两个缓存行中，可以有效避免多线程条件下的CPU高速缓存行失效，有助于维持应用程序性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种多线程条件下CPU高速缓存行失效的处理方法，所述方法包括：

判断第一字段和第二字段之间是否需要隔离，所述第一字段用volatile关键字修饰；

如果需要隔离，在所述第一字段和所述第二字段之间加入填充字段，所述填充字段用于使所述第一字段和所述第二字段位于不同缓存行。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述判断第一字段和第二字段之间是否需要隔离，包括：

根据Java虚拟机变量重排列规则，获得所述第一字段和所述第二字段的间隔距离；

利用所述间隔距离和处理器的缓存行大小，判断所述第一字段和所述第二字段是否位于同一缓存行；

如果位于同一缓存行，判定所述第一字段和所述第二字段之间需要隔离。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述Java虚拟机变量重排列规则为按照变量的类型进行重排列，则所述第一字段、所述第二字段和所述填充字段三者具有相同类型。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，获得所述处理器的缓存行大小的方式为：

利用Java本地接口JNI调用C语言函数，并使用所述C语言函数调用CPUID汇编指令，获得所述处理器的缓存行大小。

结合第一方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，获得所述间隔距离之前，所述方法还包括：

判断所述第一字段和所述第二字段是否被标识为需要隔离；

如果是，再执行获得所述间隔距离的步骤。