@Contended是Java 8中引入的一個(gè)注解，用于減少多線程環(huán)境下的“偽共享”現(xiàn)象，以提高程序的性能。

要理解@Contended的作用，首先要了解一下什么是偽共享（False Sharing）。

1. 什么是偽共享？

偽共享（False Sharing）是多線程環(huán)境中的一種現(xiàn)象，涉及到CPU的緩存機(jī)制和緩存行（Cache Line）。

現(xiàn)代CPU中，為了提高訪問(wèn)效率，通常會(huì)在CPU內(nèi)部設(shè)計(jì)一種快速存儲(chǔ)區(qū)域，稱(chēng)為緩存（Cache）。CPU在讀寫(xiě)主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)首先查看該數(shù)據(jù)是否已經(jīng)在緩存中。如果在，就直接從緩存讀取，避免了訪問(wèn)主內(nèi)存的耗時(shí)；如果不在，則從主內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)并放入緩存，以便下次訪問(wèn)。

緩存不是直接對(duì)單個(gè)字節(jié)進(jìn)行操作的，而是以塊（通常稱(chēng)為“緩存行”）為單位操作的。一個(gè)緩存行通常包含64字節(jié)的數(shù)據(jù)。

在多線程環(huán)境下，如果兩個(gè)或更多的線程在同一時(shí)刻分別修改存儲(chǔ)在同一緩存行的不同數(shù)據(jù)，那么CPU為了保證數(shù)據(jù)一致性，會(huì)使得其他線程必須等待一個(gè)線程修改完數(shù)據(jù)并寫(xiě)回主內(nèi)存后，才能讀取或者修改這個(gè)緩存行的數(shù)據(jù)。盡管這些線程可能實(shí)際上操作的是不同的變量，但由于它們位于同一緩存行，因此它們之間就會(huì)存在不必要的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)，這就是偽共享。

偽共享會(huì)降低并發(fā)程序的性能，因?yàn)樗鼤?huì)增加緩存的同步操作和主內(nèi)存的訪問(wèn)。解決偽共享的一種方式是盡量讓經(jīng)常被并發(fā)訪問(wèn)的變量分布在不同的緩存行中，例如，可以通過(guò)增加無(wú)關(guān)的填充數(shù)據(jù)，或者利用諸如Java的@Contended注解等工具。

2. @Contended注解是什么？

@Contended 是Java 8引入的一個(gè)注解，設(shè)計(jì)用于減少多線程環(huán)境下的偽共享（False Sharing）問(wèn)題以提高程序性能。

偽共享是現(xiàn)代多核處理器中一個(gè)重要的性能瓶頸，它發(fā)生在多個(gè)處理器修改同一緩存行（Cache Line）中的不同數(shù)據(jù)時(shí)。緩存行是內(nèi)存的基本單位，一般為64字節(jié)。當(dāng)一個(gè)處理器讀取主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)將整個(gè)緩存行（包含需要的數(shù)據(jù)）加載到本地緩存（L1，L2或L3緩存）中。如果另一個(gè)處理器修改了同一緩存行中的其他數(shù)據(jù)，那么原先加載到緩存中的數(shù)據(jù)就會(huì)變得無(wú)效，需要重新從主內(nèi)存中加載。這會(huì)增加內(nèi)存訪問(wèn)的延遲，降低程序性能。

@Contended注解可以標(biāo)注在字段或者類(lèi)上。它能使得被標(biāo)注的字段在內(nèi)存布局上盡可能地遠(yuǎn)離其他字段，使得被標(biāo)注的字段或者類(lèi)中的字段分布在不同的緩存行上，從而減少偽共享的發(fā)生。

例如，考慮以下代碼：

public class Foo {
    @Contended
    long x;
    long y;
}

在這里，x被@Contended注解標(biāo)記，所以x和y可能會(huì)被分布在不同的緩存行上，這樣如果多個(gè)線程并發(fā)訪問(wèn)x和y，就不會(huì)引發(fā)偽共享。

需要注意的是，@Contended是JDK的內(nèi)部API，它在Java 8中引入，但在默認(rèn)情況下是不開(kāi)放的，要使用需要添加JVM參數(shù)-XX:-RestrictContended，并且在編譯時(shí)需要使用--add-exports java.base/jdk.internal.vm.annotation=ALL-UNNAMED。此外，過(guò)度使用@Contended可能會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致大量的內(nèi)存空間被用作填充以保持字段間的距離。所以在使用時(shí)需要謹(jǐn)慎權(quán)衡內(nèi)存和性能的考慮。

3. 簡(jiǎn)單案例

在Java 8及以上版本中，@Contended注解是屬于jdk的內(nèi)部API，因此在正常情況下使用時(shí)需要打開(kāi)開(kāi)關(guān)-XX:-RestrictContended才能正常使用。同時(shí)需要注意的是，@Contended在JDK 9以后的版本中可能無(wú)法正常工作，因?yàn)镴DK 9開(kāi)始禁止使用Sun的內(nèi)部API。

以下是一個(gè)@Contended注解的簡(jiǎn)單使用案例：

import jdk.internal.vm.annotation.Contended;
public class ContendedExample {
    @Contended
    volatile long value1 = 0L;
    @Contended
    volatile long value2 = 0L;
    public void increaseValue1() {
        value1++;
    }
    public void increaseValue2() {
        value2++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        ContendedExample example = new ContendedExample();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                example.increaseValue1();
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                example.increaseValue2();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("value1: " + example.value1);
        System.out.println("value2: " + example.value2);
    }
}

這個(gè)例子中定義了兩個(gè)使用了@Contended注解的volatile長(zhǎng)整型字段value1和value2。兩個(gè)線程分別對(duì)這兩個(gè)字段進(jìn)行增加操作。因?yàn)檫@兩個(gè)字段使用了@Contended注解，所以他們會(huì)被分布在不同的緩存行中，減少了因偽共享帶來(lái)的性能問(wèn)題。但由于偽共享的影響在實(shí)際運(yùn)行中并不容易直接觀察，所以這個(gè)例子主要展示了@Contended注解的使用方式，而不是實(shí)際效果。

到此這篇關(guān)于java8中@Contended注解的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java @Contended注解內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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