在Java，我可以决定我的字段存储在哪里：寄存器、缓存还是内存？

Question

我知道这是自动完成的——访问数据的频率越高，它存储的处理器就越近。但我能用Java语法影响它们的位置吗？按照我的理解，Volatile将数据放在三级缓存或RAM中，因为所有线程都可以看到它，对吗？

Answer 1

你无法控制这种行为。

如果CPU读取对象的字段，则对象被拉入L1d。这与字段是否易失性无关。

一个字段只被访问一次或多次并不重要；它仍然会在L1d中结束。除非你有一个非临时的加载/存储；但是这个行为不能从Java访问。

Volatile可以防止编译器和CPU/内存子系统级别的指令重新排序。对于X86，由于X86的TSO内存模型，您可以免费获得易失性读取（acquire semantics）。易失性写入是通过停止前端执行加载直到存储缓冲区耗尽来实现的。这可以防止将较旧的存储和较新的加载重新排序到不同的地址。

有关更多信息，请参阅：https://shipilev.net/blog/2014/on-the-fence-with-dependencies/

Answer 2

在很大程度上，Java在优化方面的工作方式不同。你是开发人员，你说在你的代码中做什么。然后，在运行时，及时编译器查看正在发生什么，然后（如果有必要）将“缓慢”的java字节代码转换成高度优化的机器代码。

换句话说：JIT决定哪些代码值得优化。这可能包括优化的“数据布局”。

但正如所说：作为开发者，你对此“没有发言权”。

Answer 3

不，Java语法不允许直接访问硬件。Java语言和虚拟机规范是管理如何解释Java代码的契约，它明确地以虚拟机而不是实际的虚拟机为目标。

从第1.2节：

Java虚拟机是Java平台的基石。它是该技术的一个组成部分，负责其硬件和操作系统的独立性、编译代码的小尺寸，以及保护用户免受恶意程序攻击的能力。

Java虚拟机是一种抽象的计算机器。像真正的计算机器一样，它有指令集，在运行时操作各种内存区域。使用虚拟机实现编程语言是相当常见的；最著名的虚拟机可能是UCSD帕斯卡的P-Code机器。

Java虚拟机甚至不需要有可访问的寄存器或缓存。从规范的角度来看，图灵机可以很好地实现一致的Java虚拟机。