Java 是否仅更改缓存中已修改字段的值？答案

【问题标题】：Does Java change the value of only the modified fields from cache?Java 是否仅更改缓存中已修改字段的值？
【发布时间】：2021-05-30 08:12:09
【问题描述】：

据我了解，当从缓存回写到主存时，它会写入整个缓存块。这可能包括未修改的字节/字，因为脏位是在整个缓存块上设置的。

在此，我假设 CPU 架构通常不会在字节级别上跟踪“脏度”。如果所有当前架构确实在字节级别上进行跟踪，请随时纠正我的假设。

比如说，两个 java 字段，比如 a 和 b 并排存在并且具有相同的标签。因此，在缓存时，它们将被放置在同一个缓存块中。

假设有一个线程在内核中运行，它只更新a 的值，但不更新b。那么，a 和 b 的值实际上会从缓存中更新到主内存中吗？或者java有什么东西可以确保只有a的值被更新，因为只有a被改变了？

java 在这里也有作用吗？还是全部依赖于 CPU 架构？

我最关心的问题

假设最初，a=1，b=1 假设我们有两个线程 T1 和 T2。 T1 只做一件事，它设置a=2。类似地，T2 执行b=2。

假设我们有一个多核环境，其中核心 C1 和 C2 分别运行 T1 和 T2。两者都缓存值a=1, b=1。

说 T1 先完成。 C1的缓存被写回。所以，现在，在主内存中，a=2, b=1。现在，T2 结束。现在当缓存被写回时，它是否设置了a=1, b=2，因为C2在它的缓存中有a=1？

或者Java对此有任何保证吗？

假设没有建立之前/之后发生的关系。没有同步或易失性或任何其他类似的东西。

请随时纠正我的任何假设。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

吹毛求疵：理论上写入不需要进入内存；根据所使用的缓存一致性算法，它们可以无限期地留在缓存中。

您所指的问题称为单词撕裂，JVM 应该防止它。

查看以下链接：

我不熟悉其他架构，但在 X86 上，加载和存储可以在字节级别完成。一个 n 字节字段，将始终是 n 字节对齐的；所以它永远不会被分割成 2 个缓存行。由于 Java 中的布尔值存储在一个字节中，因此 X86 上不会发生字撕裂。

【讨论】：

当你说写不需要去主内存时，你的意思就像写回中发生的事情，意味着延迟写，等待那个特定的缓存块需要被驱逐，或者失效了吗？
如果我们看Java，当一个线程完成执行时，缓存写入必须发生，对吧？还是没有任何保证？
失效并不意味着需要将缓存行写入主内存。在下一个例子中假设 MESI。 CPU1 已经读取了一条缓存线（因此它处于共享状态），而 CPU2 想要写入相同的缓存线。写入核心将执行 RFO（所有权请求），这将使 CPU1 处的缓存行无效，并将其作为独占/修改后的 CPU2 公开。但是缓存行不需要写入主内存，因为它不是脏的。
将更改写入内存是一种谬误。当需要写入主存时，由缓存一致性算法决定。写入主存是缓存一致性算法和资源量限制的产物。缓存是事实的来源。
例如，使用 MESI 的系统需要将缓存线写回主内存，如果缓存线被修改并且不同的 CPU 想要读取它。但是 MESI 的一个改进是 MOESI，可以共享脏缓存线（它处于 OWNED 状态），而无需将其写入主内存。所以写入主存只是算法和可用资源量的产物。