从cpu谈Java 内存模型

[水灵]

Java 内存模型是并发编程的基础，只有对 Java 内存模型理解较为透彻，我们才能避免一些错误地理解。Java 中一些高级的特性，也建立在 Java 内存模型的基础上，例如：volatile 关键字。为了让大家能明白 Java 内存模型存在的意义，本篇文章将从计算机硬件出发，一路写到操作系统、编程语言，一环扣一环的引出 Java 内存模型存在的意义，让大家对 Java 内存模型有较为深刻的理解。

我们知道计算机有 CPU 和内存两个东西，CPU 负责计算，内存负责存储数据，每次 CPU 计算前都需要从内存获取数据。我们知道 CPU 的运行速度远远快于内存的速度，因此会出现 CPU 等待内存读取数据的情况。

由于两者的速度差距实在太大，我们为了加快运行速度，于是计算机的设计者在 CPU 中加了一个CPU 高速缓存。这个 CPU 高速缓存的速度介于 CPU 与内存之间，每次需要读取数据的时候，先从内存读取到CPU缓存中，CPU再从CPU缓存中读取。这样虽然还是存在速度差异，但至少不像之前差距那么大了。

随着技术的发展，多核 CPU 出现了，CPU 的计算能力进一步提高。原本同一时间只能运行一个任务，但现在可以同时运行多个任务。由于多核 CPU 的出现，虽然提高了 CPU 的处理速度，但也带来了新的问题：缓存一致性。

在多 CPU 系统中，每个处理器都有自己的高速缓存，而它们又共享同一主内存，如下图所示。当多个 CPU 的运算任务都涉及同一块主内存区域时，可能导致各自的缓存数据不一致。如果发生了这种情况，那同步回主内存时以哪个 CPU 高速缓存的数据为准呢？