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解释什么是多线程环境下的伪共享(false sharing)?

参考答案:

伪共享(False Sharing)是多线程环境下的一个性能问题。当多个线程同时访问共享内存区域的不同部分,但这些不同部分实际上在同一个缓存行(Cache Line)中时,就会发生伪共享。

在计算机系统中,内存被划分成多个缓存行,每个缓存行通常有64字节。当一个线程需要访问内存时,它并不是直接从主存中读取,而是将数据加载到缓存行中,这样在后续的访问中就可以直接从缓存行中获取,这样可以大大提高内存访问速度。

然而,当多个线程同时访问同一个缓存行的不同部分时,伪共享问题就会出现。伪共享通常发生在多个线程同时访问同一数据结构的不同字段时,而这些字段恰好被映射到同一个缓存行中。由于缓存行是多个线程共享的资源,当一个线程修改其缓存行中的一部分数据时,其他线程访问同一缓存行中的其他数据时可能会受到影响,即使这些线程访问的是不同的数据。这会导致不必要的缓存行失效(Cache Line Invalidation)和缓存行刷新(Cache Line Flushing),从而降低性能。

因此,伪共享是一个需要注意的问题,可以通过调整数据结构的布局、使用填充(Padding)来避免字段被映射到同一个缓存行中,或者使用特殊的硬件和软件技术来减少其影响。