disruptor 为什么快_disruptor_disrupter(2)

③当有多个生产者时，多个线程共用一个写指针，此处需要考虑多线程问题，例如两个生产者线程同时写数据，当前写指针=0，运行后其中一个线程应获得缓冲区0号Slot，另一个应该获得1号，写指针=2。disruptor对于这种情况，Disruptor使用CAS来保证多线程安全。

CAS(Compare and Swap/Set)是现在CPU普遍支持的一种指令（例如cmpxchg系类指令），CAS操作包含3个操作数：CAS(A,B,C)，其功能是：取地址A的值与B比较，如果相同，则将C赋值到地址A。CAS特点是它是由硬件实现的极轻量级指令，同时CPU也保证此操作的原子性。在考虑线程间同步问题时，可以使用Unsafe类的boolean compareAndSwapInt(java.lang.Object arg0, long arg1, int arg2, int arg3);系列方法，对于一个int变量（例如，Ring Buffer的写指针），使用CAS可以避免多线程访问带来的混乱，当compareAndSwap方法true时表明CAS操作成功赋值，返回false则表明地址A处的值并不等于B，此时重新试一遍即可，使用CAS移动写指针的逻辑如下：

  1 //写指针向后移动n 2 public long next(int n) 3 { 4     //...... 5     long current,next; 6     do 7     { 8         //此处先将写指针的当前值备份一下 9         current = pointer.get();10         //预计写指针将要移动到的位置11         next = current + n;12         //......省略：确保从current到current+n的Slot已经被消费者读完......13         //*原子操作*如果当前写指针和刚才一样（说明9-12行的计算有效），那么移动写指针14         if ( pointer.comapreAndSet(current,next) )15             break;  16     }while ( true )//如果CAS失败或者还不能移动写指针，则不断尝试17     return next;18 }

OK，我们现在有了一个使用CAS的Ring Buffer，这比用锁快上不少，但CAS的效率并没有想象的那么快，根据链接[2]pdf中评测：和单一线程无锁执行某简单任务相比，使用锁的时间比无锁高出2个数量级，CAS也高出了一个数量级。那么Disruptor还有什么提高性能的地方呢？下面列举一下除了无锁编程外的其他性能优化点。

①缓存行填充（Cache Line Padding）：CPU缓存常以64bytes作为一个缓存行大小，缓存由若干个缓存行组成，缓存写回主存或主存写入缓存均是以行为单位，此外每个CPU核心都有自己的缓存（但是若某个核心对某缓存行做出修改，其他拥有同样缓存的核心需要进行同步），生产者和消费者的指针用long型表示，假设现在只有一个生产者和一个消费者，那么双方的指针间没有什么直接联系，只要不“挨着”，应该可以各改各的指针。OK前面说有点乱，但都是前提，下面问题来了：如果生产者和消费者的指针（加起来共16bytes）出现在同一个缓存行中会怎么样？例如CPU核心A运行的消费者修改了一下自己的指针值(P1)，那么其他核心中所有缓存了P1的缓存行都将失效，并从主存重新调配。这样做的缺点显而易见，但是CPU和编译器并未聪明到避免这个问题，所以需要缓存行填充。虽然问题产生的原因很绕，但是解决方案却非常简单：对于一个long型的缓冲区指针，用一个长度为8的long型数组代替。如此一来，一个缓存行被这个数组填充满，线程对各自指针的修改不会干扰到他人。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-26632-2.html