題記

常常聽(tīng)到別人提起：“一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存”。那么它們是什么呢？有什么作用呢？

緩存作用分析

Spring中的一級(jí)緩存名為singletonObjects，二級(jí)緩存名為earlySingletonObjects，三級(jí)緩存名為singletonFactories，除了一級(jí)緩存是ConcurrentHashMap之外，二級(jí)緩存和三級(jí)緩存都是HashMap。它們的定義是在DefaultSingletonBeanRegistry類(lèi)中。

一級(jí)緩存-singletonObjects是用來(lái)存放就緒狀態(tài)的Bean。保存在該緩存中的Bean所實(shí)現(xiàn)Aware子接口的方法已經(jīng)回調(diào)完畢，自定義初始化方法已經(jīng)執(zhí)行完畢，也經(jīng)過(guò)BeanPostProcessor實(shí)現(xiàn)類(lèi)的postProcessorBeforeInitialization、postProcessorAfterInitialization方法處理；

二級(jí)緩存-earlySingletonObjects是用來(lái)存放早期曝光的Bean，一般只有處于循環(huán)引用狀態(tài)的Bean才會(huì)被保存在該緩存中。保存在該緩存中的Bean所實(shí)現(xiàn)Aware子接口的方法還未回調(diào)，自定義初始化方法未執(zhí)行，也未經(jīng)過(guò)BeanPostProcessor實(shí)現(xiàn)類(lèi)的postProcessorBeforeInitialization、postProcessorAfterInitialization方法處理。如果啟用了Spring AOP，并且處于切點(diǎn)表達(dá)式處理范圍之內(nèi)，那么會(huì)被增強(qiáng)，即創(chuàng)建其代理對(duì)象。

這里額外提一點(diǎn)，普通Bean被增強(qiáng)(JDK動(dòng)態(tài)代理或CGLIB)的時(shí)機(jī)是在A(yíng)bstractAutoProxyCreator實(shí)現(xiàn)的BeanPostProcessor的postProcessorAfterInitialization方法中，而處于循環(huán)引用狀態(tài)的Bean被增強(qiáng)的時(shí)機(jī)是在A(yíng)bstractAutoProxyCreator實(shí)現(xiàn)的SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法中。

三級(jí)緩存-singletonFactories是用來(lái)存放創(chuàng)建用于獲取Bean的工廠(chǎng)類(lèi)-ObjectFactory實(shí)例。在IoC容器中，所有剛被創(chuàng)建出來(lái)的Bean，默認(rèn)都會(huì)保存到該緩存中。

Bean在這三個(gè)緩存之間的流轉(zhuǎn)順序?yàn)椋ù嬖谘h(huán)引用）：

• 通過(guò)反射創(chuàng)建Bean實(shí)例。是單例Bean，并且IoC容器允許Bean之間循環(huán)引用，保存到三級(jí)緩存中。
• 當(dāng)發(fā)生了循環(huán)引用時(shí)，從三級(jí)緩存中取出Bean對(duì)應(yīng)的ObjectFactory實(shí)例，調(diào)用其getObject方法，來(lái)獲取早期曝光Bean，從三級(jí)緩存中移除，保存到二級(jí)緩存中。
• Bean初始化完成，生命周期的相關(guān)方法執(zhí)行完畢，保存到一級(jí)緩存中，從二級(jí)緩存以及三級(jí)緩存中移除。

Bean在這三個(gè)緩存之間的流轉(zhuǎn)順序?yàn)椋](méi)有循環(huán)引用）：

• 通過(guò)反射創(chuàng)建Bean實(shí)例。是單例Bean，并且IoC容器允許Bean之間循環(huán)引用，保存到三級(jí)緩存中。
• Bean初始化完成，生命周期的相關(guān)方法執(zhí)行完畢，保存到一級(jí)緩存中，從二級(jí)緩存以及三級(jí)緩存中移除。

簡(jiǎn)略流程圖：

一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存區(qū)別是什么

一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存是什么？作用？區(qū)別？ 首先簡(jiǎn)單了解一下一級(jí)緩存。目前所有主流處理器大都具有一級(jí)緩存和二級(jí)緩存，少數(shù)高端處理器還集成了三級(jí)緩存。其中，一級(jí)緩存可分為一級(jí)指令緩存和一級(jí)數(shù)據(jù)緩存。一級(jí)指令緩存用于暫時(shí)存儲(chǔ)并向CPU遞送各類(lèi)運(yùn)算指令；一級(jí)數(shù)據(jù)緩存用于暫時(shí)存儲(chǔ)并向CPU遞送運(yùn)算所需數(shù)據(jù)，這就是一級(jí)緩存的作用。 那么，二級(jí)緩存的作用又是什么呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，二級(jí)緩存就是一級(jí)緩存的緩沖器：一級(jí)緩存制造成本很高因此它的容量有限，二級(jí)緩存的作用就是存儲(chǔ)那些CPU處理時(shí)需要用到、一級(jí)緩存又無(wú)法存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。同樣道理，三級(jí)緩存和內(nèi)存可以看作是二級(jí)緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位制造成本卻遞減。

需要注意的是，無(wú)論是二級(jí)緩存、三級(jí)緩存還是內(nèi)存都不能存儲(chǔ)處理器操作的原始指令，這些指令只能存儲(chǔ)在CPU的一級(jí)指令緩存中，而余下的二級(jí)緩存、三級(jí)緩存和內(nèi)存僅用于存儲(chǔ)CPU所需數(shù)據(jù)。 根據(jù)工作原理的不同，目前主流處理器所采用的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存又可以分為實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存和數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所采用。不同的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì)對(duì)于二級(jí)緩存容量的需求也各不相同，下面讓我們簡(jiǎn)單了解一下這兩種一級(jí)數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì)的不同之處。

一、AMD一級(jí)數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì) AMD采用的一級(jí)緩存設(shè)計(jì)屬于傳統(tǒng)的“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存”設(shè)計(jì)?；谠摷軜?gòu)的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存主要用于存儲(chǔ)CPU最先讀取的數(shù)據(jù)；而更多的讀取數(shù)據(jù)則分別存儲(chǔ)在二級(jí)緩存和系統(tǒng)內(nèi)存當(dāng)中。做個(gè)簡(jiǎn)單的假設(shè)，假如處理器需要讀取“AMD ATHLON 64 3000+ IS GOOD”這一串?dāng)?shù)據(jù)（不記空格），那么首先要被讀取的“AMDATHL”將被存儲(chǔ)在一級(jí)數(shù)據(jù)緩存中，而余下的“ON643000+ISGOOD”則被分別存儲(chǔ)在二級(jí)緩存和系統(tǒng)內(nèi)存當(dāng)中（如下圖所示）。 需要注意的是，以上假設(shè)只是對(duì)AMD處理器一級(jí)數(shù)據(jù)緩存的一個(gè)抽象描述，一級(jí)數(shù)據(jù)緩存和二級(jí)緩存所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度完全由緩存容量的大小決定，而絕非以上假設(shè)中的幾個(gè)字節(jié)。“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存”的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)讀取直接快速，但這也需要一級(jí)數(shù)據(jù)緩存具有一定的容量，增加了處理器的制造難度（一級(jí)數(shù)據(jù)緩存的單位制造成本較二級(jí)緩存高）。

二、Intel一級(jí)數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì) 自P4時(shí)代開(kāi)始，Intel開(kāi)始采用全新的“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”設(shè)計(jì)?；谶@種架構(gòu)的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存不再存儲(chǔ)實(shí)際的數(shù)據(jù)，而是存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)在二級(jí)緩存中的指令代碼（即數(shù)據(jù)在二級(jí)緩存中存儲(chǔ)的起始地址）。假設(shè)處理器需要讀取“INTEL P4 IS GOOD”這一串?dāng)?shù)據(jù)（不記空格），那么所有數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)在二級(jí)緩存中，而一級(jí)數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存需要存儲(chǔ)的僅僅是上述數(shù)據(jù)的起始地址。

由于一級(jí)數(shù)據(jù)緩存不再存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)，因此“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”設(shè)計(jì)能夠極大地降CPU對(duì)一級(jí)數(shù)據(jù)緩存容量的要求，降低處理器的生產(chǎn)難度。但這種設(shè)計(jì)的弊端在于數(shù)據(jù)讀取效率較“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存設(shè)計(jì)”低，而且對(duì)二級(jí)緩存容量的依賴(lài)性非常大。 在了解了一級(jí)緩存、二級(jí)緩存的大致作用及其分類(lèi)以后，下面我們來(lái)回答以下硬件一菜鳥(niǎo)網(wǎng)友提出的問(wèn)題。

從理論上講，二級(jí)緩存越大處理器的性能越好，但這并不是說(shuō)二級(jí)緩存容量加倍就能夠處理器帶來(lái)成倍的性能增長(zhǎng)。目前CPU處理的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)的大小都在0-256KB之間，小部分?jǐn)?shù)據(jù)的大小在256KB-512KB之間，只有極少數(shù)數(shù)據(jù)的大小超過(guò)512KB。所以只要處理器可用的一級(jí)、二級(jí)緩存容量達(dá)到256KB以上，那就能夠應(yīng)付正常的應(yīng)用；512KB容量的二級(jí)緩存已經(jīng)足夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)應(yīng)用的需求。 這其中，對(duì)于采用“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存”設(shè)計(jì)的AMD Athlon 64、Sempron處理器而言，由于它們已經(jīng)具備了64KB一級(jí)指令緩存和64KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，只要處理器的二級(jí)緩存容量大于等于128KB就能夠存儲(chǔ)足夠的數(shù)據(jù)和指令，因此它們對(duì)二級(jí)緩存的依賴(lài)性并不大。這就是為什么主頻同為1.8GHz的Socket 754 Sempron 3000+（128KB二級(jí)緩存）、Sempron 3100+（256KB二級(jí)緩存）以及Athlon 64 2800+（512KB二級(jí)緩存）在大多數(shù)評(píng)測(cè)中性能非常接近的主要原因。所以對(duì)于普通用戶(hù)而言754 Sempron 2600+是值得考慮的。 反觀(guān)Intel目前主推的P4、賽揚(yáng)系列處理器，它們都采用了“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”架構(gòu)，其中Prescott內(nèi)核的一級(jí)緩存中只包含了12KB一級(jí)指令緩存和16KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，而Northwood內(nèi)核更是只有12KB一級(jí)指令緩存和8KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存。

因此，P4、賽隆系列處理器非常依賴(lài)于二級(jí)緩存，賽揚(yáng)D 320（256KB二級(jí)緩存）和賽揚(yáng)2.4GHz（128kb二級(jí)緩存）的性能差距是很好的證明；Cayon D和P4E處理器之間的性能差距也非常明顯。最后，如果你是一個(gè)狂熱的游戲愛(ài)好者或者一個(gè)專(zhuān)業(yè)的多媒體用戶(hù)，一個(gè)帶有1MB二級(jí)緩存的P4處理器和一個(gè)512Kb/1MB二級(jí)緩存的Athon 64處理器是你的理想選擇。由于CPU的主存和二級(jí)緩存在重計(jì)算負(fù)載下幾乎是“滿(mǎn)”的，大的二級(jí)緩存可以為處理器提供大約5%到10%的性能改進(jìn)，這對(duì)于要求苛刻的用戶(hù)是絕對(duì)必要的。一級(jí)緩存是在CPU內(nèi)的，用來(lái)存放內(nèi)部指令，2級(jí)緩存和CPU封裝在一起，也是用來(lái)存放指令數(shù)據(jù)的，三級(jí)和四級(jí)緩存只在高端的服務(wù)器CPU里有，作用差不多，速度更快，更穩(wěn)定，更有效 并不是緩存越大越好，譬如AMD和INTER就有不同的理論，AMD認(rèn)為一級(jí)緩存越大越好，所以一級(jí)比較大，而INTER認(rèn)為過(guò)大會(huì)有更長(zhǎng)的指令執(zhí)行時(shí)間，所以一級(jí)很小，二級(jí)緩存那兩個(gè)公司的理論又反過(guò)來(lái)了，AMD的小，INTER的大，一般主流的INTERCPU的2級(jí)緩存都在2M左右 我們通常用（L1，L2）來(lái)稱(chēng)呼緩存又叫高速緩沖存儲(chǔ)器其作用在于緩解主存速度慢、跟不上CPU讀寫(xiě)速度要求的矛盾。它的實(shí)現(xiàn)原理，是把CPU最近最可能用到的少量信息（數(shù)據(jù)或指令）從主存復(fù)制到CACHE中，當(dāng)CPU下次再用這些信息時(shí)，它就不必訪(fǎng)問(wèn)慢速的主存，而直接從快速的CACHE中得到，從而提高了得到這些信息的速度，使CPU有更高的運(yùn)行效率。

總結(jié)

通過(guò)以上分析，我們可以得知Bean在一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存中的流轉(zhuǎn)順序?yàn)椋喝?jí)緩存->二級(jí)緩存->一級(jí)緩存。但是并不是所有Bean都會(huì)經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程，例如對(duì)于原型Bean(Prototype)，IoC容器不會(huì)將其保存到任何一個(gè)緩存中的，另外即便是單例Bean(Singleton)，如果沒(méi)有循環(huán)引用關(guān)系，也不會(huì)被保存到二級(jí)緩存中的。

到此這篇關(guān)于關(guān)于Spring中一級(jí)緩存、二級(jí)緩存和三級(jí)緩存的那些事的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring一級(jí)緩存、二級(jí)緩存和三級(jí)緩存內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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