静态类是否会导致多核系统出现性能问题？

Question

前几天，我的一位同事声称使用静态类会导致多核系统出现性能问题，因为静态实例无法在处理器缓存之间共享。是对的吗？是否有一些基准来证明这种说法？这个陈述是在.Net开发（与C＃）相关讨论的背景下做出的，但听起来像是一个语言和环境无关的问题。

感谢您的评论。

Answer 1

我会推动您的同事获取数据或至少引用。

问题是，如果您有共享数据，那么您就拥有了共享数据。无论是通过静态类，单例，还是其他方式暴露，都不是非常重要。如果您首先不需要共享数据，我希望您不会有静态类。

除此之外，在任何给定的应用程序中，静态类中的共享数据的处理器缓存可能存在更大的瓶颈。

与以往一样，首先编写最明智，最易读，最易维护的代码 - 如果遇到性能瓶颈并采取相应措施，请确定代码。

Answer 2

“[a]静态实例无法在处理器缓存之间共享。是吗？”

这句话对我来说没什么意义。每个处理器的专用缓存的要点是它包含一小块内存的私有副本，因此如果处理器正在执行一些只需要访问该特定内存区域的算法，那么它就不必继续回来访问外部存储器。如果我们讨论静态类中的静态字段，那些字段的内存可能都适合连续的内存块，而后者又适合单个处理器（或内核）的专用缓存。但是它们每个都有自己的缓存副本 - 它不是“共享”的。这就是缓存的重点。

如果算法的工作集大于缓存，那么它将击败该缓存。这意味着当算法运行时，它会重复使处理器从外部存储器中提取数据，因为所有必需的部分都不会立即适合缓存。但这是一个普遍的问题，不适用于静态类。

我想知道你的同事实际上是在谈论性能，而是在多个线程正在读/写相同数据时是否需要应用正确的锁定？

Answer 3

如果多个线程正在写入到该数据，则会有缓存抖动（一个CPU缓存上的写入会使其他CPU的缓存无效）。你的朋友技术上是正确的，但很有可能它不是你的主要瓶颈，所以没关系。

如果多个线程正在读取数据，那么您的朋友就会出现问题。

Answer 4

如果您不使用任何类型的锁或同步，则静态与非静态不会对您的性能产​​生任何影响。

如果您正在使用同步，那么如果所有线程都需要获取相同的锁，则可能会遇到问题，但这只是静态的副作用，而不是方法静态的直接结果。 / p>

Answer 5

在任何“虚拟机”控制语言（.NET，Java等）中，此控件可能会委托给底层操作系统，并可能进一步下载到BIOS和其他调度控件。话虽如此，在.NET和Java这两个大问题中，静态与非静态是内存问题，而不是CPU问题。

重新讨论saua的观点，对CPU的影响来自同步和线程控制，而不是对静态信息的访问。

CPU缓存管理的问题不仅限于静态方法。一次只能有一个CPU可以更新任何内存地址。虚拟机中的对象，特别是对象中的字段，是指向所述内存地址的指针。因此，即使我有一个可变对象Foo，在Foo上调用setBar(true)一次只允许在一个CPU上。

所有这一切，.NET和Java的关键在于你不应该把时间花在讨论这些问题上，直到你能证明你有问题并且我怀疑你会这样做。

Answer 6

1. 如果您在线程之间共享可变数据，则需要锁定或无锁算法（很少可用，有时很难使用）。
   • 拥有少量广泛使用的锁定仲裁资源可能会让您陷入瓶颈。
   • 静态数据类似于单实例资源。

因此：

• 如果有很多线程访问静态数据，而你使用锁来进行仲裁，那么你的线程就会争取访问权。

在设计高度多线程的应用程序时，请尝试使用许多细粒度的锁。分割你的数据，以便一个线程可以抓取一个并运行它，希望没有其他线程需要等待它，因为他们忙于自己的数据。

Answer 7

x86架构实现了缓存侦听，以便在写入时保持数据缓存同步，如果它们碰巧缓存相同的东西......并非所有架构都在硬件中执行此操作，有些架构依赖于软件来确保案例永远不会发生。 / p>

Answer 8

即使这是真的，我怀疑你有很多更好的方法来提高性能。当它将静态更改为实例时，对于处理器缓存，你会知道你真的在推动它的发展。