CPU，一般认为写C/C++的才需要了解，写高级语言的(Java/C#/pathon…)并不需要了解那么底层的东西。我一开始也是这么想的，但直到碰到LMAX的Disruptor，以及马丁的博文，才发现写Java的，更加不能忽视CPU。经过一段时间的阅读，希望总结一下自己的阅读后的感悟。本文主要谈谈CPU缓存对Java编程的影响，不涉及具体CPU缓存的机制和实现。
　　现代CPU的缓存结构一般分三层，L1，L2和L3。如下图所示：

　　级别越小的缓存，越接近CPU， 意味着速度越快且容量越少。
　　L1是接近CPU的，它容量小，速度快，每个核上都有一个L1 Cache(准确地说每个核上有两个L1 Cache， 一个存数据 L1d Cache， 一个存指令 L1i Cache)；
　　L2 Cache 更大一些，例如256K，速度要慢一些，一般情况下每个核上都有一个独立的L2 Cache；
　　L3 Cache是三级缓存中大的一级，例如12MB，同时也是慢的一级，在同一个CPU插槽之间的核共享一个L3 Cache。
　　当CPU运作时，它首先去L1寻找它所需要的数据，然后去L2，然后去L3。如果三级缓存都没找到它需要的数据，则从内存里获取数据。寻找的路径越长，耗时越长。所以如果要非常频繁的获取某些数据，保证这些数据在L1缓存里。这样速度将非常快。下表表示了CPU到各缓存和内存之间的大概速度：
　　从CPU到     　　大约需要的CPU周期         大约需要的时间(单位ns)
　　寄存器        　　1 cycle
　　L1 Cache   　　 ~3-4 cycles                        ~0.5-1 ns
　　L2 Cache 　　   ~10-20 cycles 　　            ~3-7 ns
　　L3 Cache 　　   ~40-45 cycles 　　            ~15 ns
　　跨槽传输　　　　　　　　　　　　　       ~20 ns
　　内存 　　　　　~120-240 cycles                ~60-120ns
　　利用CPU-Z可以查看CPU缓存的信息：

　　在linux下可以使用下列命令查看：

　　有了上面对CPU的大概了解，我们来看看缓存行(Cache line)。缓存，是由缓存行组成的。一般一行缓存行有64字节(由上图”64-byte line size”可知)。所以使用缓存时，并不是一个一个字节使用，而是一行缓存行、一行缓存行这样使用；换句话说，CPU存取缓存都是按照一行，为小单位操作的。
　　这意味着，如果没有好好利用缓存行的话，程序可能会遇到性能的问题。可看下面的程序：
public class L1CacheMiss {
private static final int RUNS = 10;
private static final int DIMENSION_1 = 1024 * 1024;
private static final int DIMENSION_2 = 6;
private static long[][] longs;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread.sleep(10000);
longs = new long[DIMENSION_1][];
for (int i = 0; i < DIMENSION_1; i++) {
longs[i] = new long[DIMENSION_2];
for (int j = 0; j < DIMENSION_2; j++) {
longs[i][j] = 0L;
}
}
System.out.println("starting....");
long sum = 0L;
for (int r = 0; r < RUNS; r++) {
final long start = System.nanoTime();
//slow
//            for (int j = 0; j < DIMENSION_2; j++) {
//                for (int i = 0; i < DIMENSION_1; i++) {
//                    sum += longs[i][j];
//                }
//            }
//fast
for (int i = 0; i < DIMENSION_1; i++) {
for (int j = 0; j < DIMENSION_2; j++) {
sum += longs[i][j];
}
}
System.out.println((System.nanoTime() - start));
}
}
}