缓存行/伪共享问题，验证优化

缓存行是数据缓存中的一个固定大小的区域，它的大小通常为64字节或者更大。每个缓存行可以保存多个内存地址上的数据。当CPU需要访问某个内存地址时，它首先检查缓存中是否已经加载了该地址的数据。如果数据存在于缓存行中，则称为缓存命中（cache hit），CPU可以直接从缓存中读取数据，无需访问主内存，这样可以提高访问速度。如果数据不在缓存中，则称为缓存未命中（cache miss），CPU需要从主内存中加载数据到缓存中，并且可能会替换掉缓存中的某条数据。

缓存行，伪共享

当CPU要读取一个数据时，首先从L1缓存查找，命中则返回；若未命中，再从L2缓存中查找，如果还没有则从L3缓存查找（如果有L3缓存的话）。如果还是没有，则从内存中查找，并将读取到的数据逐级放入缓存。

每次读数据的时候都会 一次获取一整块的内存数据，放入缓存，那么这么一块数据就被称作缓存行。缓存行是cpu缓存分配的最小的存储单元，目前64位架构下，64字节最为常用。。。。。

伪共享问题：

多核多线程并发场景下，多核要操作的不同变量处于同一缓存行，某cpu更新缓存行中数据，并将其写回缓存，同时其他处理器会使该缓存行失效，如需使用，还需从内存中重新加载。这对效率产生了较大的影响。

比如说我有个结构体占16字节，但是程序运行读的话会一次读64字节进去，此时a和b就处在同一缓存行上，那么比如双核下，去操作这个结构体的数据，，

struct AA
{
	long a;//8B
	long b;//8B
};

比如core1修改a数据之后，需要满足缓存一致性协议（core2发现自己缓存的数据跟core1不一样了，core2怎么知道呢？ 有个机制：某个 CPU 核心更新了 Cache 中的数据，总线把这个事件广播通知给其他所有的核心），core2需将他的缓存行置为失效，core1要把新数据写回内存，core2去从内存读新数据

轮到core2去修改b数据，core2修改完之后，需要满足缓存一致性协议，core1发现自己的缓存跟内存不一样了，core1把缓存行置为失效，然后叫core2把新数据写回到内存，然后core1就要重新从内存读新数据到自己的缓存，

接着core1又去修改a数据，这下core2可发现自己缓存里面的a数据跟跟内存里的a不一样了，因此轮到core2改数据的时候，core2就得先从内存读数据到自己缓存，然后自己再去修改b.

这么下去会发现，每次己方的修改都会导致对方下一次的缓存无法命中，从而每次都要从内存重新读数据拷贝过去，这样有损性能

这个问题就叫伪共享

验证这个问题：

假设两个线程跑到不同的core上去操作数据

struct AB
{
	long a;//8B
  //long arr[7];
 
	long b;//8B
  //long brr[7];
};
AB ab{0,0};
 
//假设开两个线程，跑到不同的core上
//模拟core1 操作a
void funa()
{
  for(int i=0;i<100000000;++i)
  {
    ab.a++;
  }
}
//模拟core2操作b
void funb()
{
  for(int i=0;i<100000000;++i)
  {
    ab.b++;
  }
}
int main()
{
 
    clock_t start,end;
    start=clock();
 
    thread t1(funa);
    thread t2(funb);
 
    t1.join();
    t2.join();
    end=clock();
    cout<<"用时:"<<static_cast<double>(end-start)/CLOCKS_PER_SEC<
    getchar();
}

用时:0.767

解决优化办法就是缓存行填充（也称缓存行对齐）

我们把注释放开，如下：

struct AB
{
	long a;//8B
  long arr[7];
 
	long b;//8B
  long brr[7];
};

填充满一个缓存行64字节，此时a，b在不同缓存行中，访问命中无影响

测试：

用时:0.42

总结：

优化程序性能时，合理使用缓存行对于减少缓存未命中和提高数据访问效率非常重要。这可以通过调整数据结构的布局、避免伪共享（False Sharing）等方式来实现