c# - 数组元数据问题(缓存行)

Question

得到了一些简单的代码

Int32[] tmpInt = new Int32[32];

            long lStart = DateTime.Now.Ticks;


            Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(delegate()
            {
                for (Int32 i = 0; i < 100000000; i++)
                    Interlocked.Increment(ref tmpInt[5]);
            }));

            Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(delegate()
            {
                for (Int32 i = 0; i < 100000000; i++)
                    Interlocked.Increment(ref tmpInt[20]);
            }));


            t1.Start();
            t2.Start();

            t1.Join();
            t2.Join();

            Console.WriteLine(((DateTime.Now.Ticks - lStart)/10000).ToString());

这在我的 core 2 duo 上大约需要 3 秒。如果我将 t1 中的索引更改为 tmpInt[4]，则需要约 5.5 秒。

无论如何，第一个缓存行在索引 4 处结束。因为一个缓存行有 64 个字节，而 5 个 int32 只有 20 个字节，这意味着在实际数组之前有 44 个字节的元数据和/或填充。

我测试的另一组值，其中 5 和 21。5 和 21 需要大约 3 秒，但是 5 和 20 需要大约 5.5 秒，但这是因为索引 20 与索引 5 共享相同的缓存行，因为它们是间隔开的在相同的 64 字节内。

所以我的问题是，.Net 在数组之前保留了多少数据，这个数量在 32 位和 64 位系统之间是否有变化？

谢谢:-)

Answer 1

当 CPU 尝试加载您的数组并遇到缓存未命中时，它会获取包含您的数组的内存块，但不一定从它开始。 .NET 不保证您的数组将缓存对齐。

为了回答您的问题，44 字节的填充大部分是来自关联页面的其他数据，这些数据恰好位于同一缓存行中。

编辑:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx似乎表明一个数组有 16 个字节的额外存储空间。 4 个字节是同步块(synchronized block)索引，4 个字节用于类型句柄元数据，其余是对象本身。

作为附带评论，很难准确地说虚假共享是您在这里延迟的原因。很可能给定了时间，但您应该使用一个好的分析器来检查缓存未命中率。如果它在您的给定案例中跳得很高，您可以非常确定您看到了虚假分享。