什么是缓存一致性问题？如何解决呢？

　　当程序在运行过程中，会将运算需要的数据从主存复制一份到CPU高速缓存中，那么CPU进行计算时就可以从它的高速缓存读取数据和向其中写入数据，当运算结束后，再将高速缓存中的数据刷新到主存当中。举个简单的例子，比如下面的这段代码：

i = i+1;

 　　当线程执行这个语句时，会先从主存当中读取i的值，然后复制一份到高速缓存当中，然后CPU执行指令对i指令进行加1操作，然后将数据写入高速缓存，最后将高速缓存中i最新的值刷新到主存当中。

　　这个代码在单线程中运行时没有任何问题的，但是在多线程中运行就会有问题了。在多核CPU中，每条线程可能运行于不同的CPU中，因此每个线程运行时有自己的高速缓存（对单核CPU来说，其实也会出现这种问题，只不过是以线程调度的形式来分别执行的）。我们以多核CPU为例。

　　比如同时有两个线程执行这段代码，假如初始时i的值为0，那么我们希望两个线程执行完之后i的值变为2。但事实会是这样吗？

　　可能存在下面一种情况：初始时，两个线程分别读取i的值存入各自所在的CPU的高速缓存当中，然后线程1进行加1操作，然后把i的最新值1写入到内存。此时线程2的高速缓存当中i的值还是0，进行加1操作后，i的值为1，然后线程2把i的值写入内存。

　　最终结果i的值是1，而不是2。这就是著名的缓存一致性问题。通常称这种被多个线程访问的变量为共享变量。

　　也就是说，如果一个变量在多个CPU中都存在缓存（一般在多线程编程时才会出现），那么就可能存在缓存不一致的问题。

　　为了解决缓存不一致问题，通常来说有以下2种解决方法：

　　　　1）通过在总线加LOCK，锁的方式；

　　　　2）通过缓存一致性协议；

　　在早期的CPU中，是通过在总线上加LOCK锁的形式来解决缓存不一致的问题。因为CPU和其他部件进行通信都是通过总线来进行的，如果对总线加LOCK锁的话，也就是说阻塞了其他CPU对其它部件访问（如内存），从而使得只能有一个CPU能使用这个变量的内存。比如上面例子中，如果一个线程在执行i = i +1，如果在执行这段代码的过程中，在总线上发出了LOCK锁的信号，那么只有等待这段代码完全执行完毕之后，其他CPU才能从变量i所在的内存读取变量，然后进行相应的操作。这样就解决了缓存不一致的问题。

　　但是上面的方式会有一个问题，由于在锁住总线期间，其他CPU无法访问内存，导致效率低下。

　　所以就出现了缓存一致性协议。该协议保证了每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。它的核心思想是：当CPU向内存写入数据时，如果发现操作的变量时共享变量，即在其他CPU中也存在该变量的副本，会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态，因此当其他CPU需要读取这个变量时，发现自己缓存中缓存该变量的缓存是无效的，那么它就会从内存重新读取。

 

原文链接:https://www.cnblogs.com/HuiH/p/12690598.html
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