要问Cache和Buffer的区别，首先要问另一个问题：为何会存在Cache和Buffer？

为了提速。

从功能上看，PC挺简单的，就是“输入输出”设备：参数输入进设备（比如鼠标点击），经过计算（CPU），把结果输出到目标设备（比如打印机、显示器、网络）。

我们当然希望PC的速度越快越好，如果说有什么因素在拖慢PC的速度，那也就是在2个过程上起作用：“计算”以及“输入/输出”。

在“计算”上，我们都知道I5肯定比I3快，I9肯定比I5快，这种速度差拼的是纯硬件性能，为了提速，除了花钱购买高端硬件，别无他法。

另一方面，在“输入/输出”（也就是I/O）的过程中拖慢PC的因素，却可以不用花钱就可以解决。这些因素包括I/O过程本身的延迟，以及高速设备与低速设备交互时的等待延迟。Cache和Buffer就是从这2个方向上以软件的方法，以不花钱的方法给PC提速。

举栗说明。
假设某地发生了自然灾害居民缺衣少食，于是派救火车去给若干个居民点送水。
救火车到达第一个居民点，开闸放水，假如说救火车在一个居民点停留100分钟放完了水，然后重新储水花半个小时，再开往下一个居民点。这样一个白天来来来回回的，也就是4-5个居民点。
但我们想想，救火车是何等存在，如果把水龙头完全打开，其强大的水压能轻易冲上10层楼以上， 10分钟就可以把水全部放完。但因为居民是拿盆罐接水，100%打开水龙头那就是给人洗澡了，所以只能打开一小部分（比如10%的流量）。但这样就降低了放水的效率（只有原来的10%了），10分钟变100分钟。
那么，我们是否能改进这个放水的过程，让救火车以最高效率放完水、尽快赶往下一个居民点呢？
方法就是：在居民点建蓄水池。（PS：提前蓄水）
救火车把水放到蓄水池里，因为是以100%的效率放水，10分钟结束然后走人。居民再从蓄水池里一点一点的接水。
我们分析一下这个例子，就可以知道Cache的含义了。
救火车送水，居民要水，居民和救火车之间有交互。但救火车是“高速设备”，居民是“低速设备”，低速的居民跟不上高速的救火车，所以救火车被迫降低了放水速度以适应居民。
为了避免这种情况，在救火车和居民之间多了一层“蓄水池（也就是Cache）”，它一方面以100%的高效和救火车打交道，另一方面以10%的低效和居民打交道，这就解放了救火车，让其以最高的效率运行，而不被低速的居民拖后腿，于是救火车只需要在一个居民点停留10分钟就可以了。

从以上例子可以看出，所谓Cache，就是“为了弥补高速设备与低速设备之间交互时的等待延迟”而设立的一个中间层。因为在现实里经常出现高速设备要和低速设备打交道，结果被低速设备拖后腿的情况。

回到PC。CPU速度很快，但CPU执行的指令是从内存取出的，计算的结果也要写回内存，但内存的响应速度跟不上CPU。

CPU跟内存说：你把某某地址的指令发给我。内存听到了，但因为速度慢，迟迟不见指令返回，这段时间，CPU只能无所事事的等待了。这样一来，再快的CPU也发挥不了效率。

怎么办呢？在CPU和内存之间加一块“蓄水池”，也就是Cache（片上缓存），这个Cache速度比内存快，从Cache取指令不需要等待。

当CPU要读内存的指令的时候先读Cache再读内存，但一开始Cache是空着的，只能从内存取，这时候的确是很慢，CPU需要等待。但从内存取回的不仅仅是CPU所需要的指令，还有其它的、当前不需要的指令，然后把这些指令存在Cache里备用。

CPU再取指令的时候还是先读Cache，看看里面有没有所需指令，如果碰巧有就直接从Cache取，不用等待即可返回（命中），这就解放了CPU，提高了效率。（当然不会是100%命中，因为Cache的容量比内存小）

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CPU的Cache，可以有好几层，而且还分数据Cache和指令Cache。

也许你会问，既然Cache的响应速度快，CPU不需要等待，那为啥还要用“慢速”的内存条呢？直接用Cache不就得了？这是因为在具体制造上有困难，大Cache不但成本无法接受，而且容量大了延迟也会上升。

磁盘缓存也是Cache。刚才说内存是慢速设备，所以需要片上缓存，但这个“慢”是相对于CPU而言的，相对于机械硬盘HDD，内存的速度可快多了。

对于磁盘的读写操作，在很久以前，读写过程需要CPU参与，后来出现了“DMA/直接内存访问"就不再需要CPU了，但即使如此，高负荷、长时间的磁盘读写也非常的耗时，因为磁盘是机械旋转部件，其读写速度相比CPU和内存条的二进制电压变化速度，那就是蒸汽机和火箭速度的差别。

为了加快数据的读写速度，在磁盘和内存之间也插入一层Cache（Windows在内存里划分出一块区域作为Cache，硬盘也有板载Cache。）

写入数据的时候先写入到Cache里；因为Cache很快，所以数据很快就写入。

比方说，1G的数据，如果直接写入硬盘需要10秒，但写入Cache（也就是系统内存）只需要1秒。

这样一来用户就有了系统速度很快的“幻觉”。但这只是障眼法，数据暂存在Cache里并没有被真正写入磁盘，等系统空闲的时候再慢慢写入。

同理，在读数据的时候，除了所需的数据，还有一堆目前不需要的数据也都被读出来放到内存的Cache里。下次再读的时候，如果恰巧Cache里有所需的数据就可直接读入（命中），这就避免了从慢速的HDD读数据的尴尬。用户的体验同样也是速度很快。（同样不会100%命中，因为RAM的容量远小于硬盘容量）

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PC有16G的内存，磁盘Cahce占用了3.59G，这是动态的，会自动调整大小

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硬盘也内置了Cache。某品牌硬盘的广告强调了大缓存的优势

以上举了3个栗子：蓄水池、CPU的Cache、磁盘的Cache
Cache是为了解决什么问题？高速与低速设备通信时，因为低速设备响应缓慢的原因，造成高速设备的性能优势无法发挥，所以需要Cache给高速设备降低延迟，加快速度！

那么buffer呢？ 是从另一个方向降低延迟，与上面的原因不同，该延迟来自于IO过程本身。

请允许我再次举起栗子。
比如葡萄熟了，用大卡车运出去卖。

但问题是，卡车距离葡萄园很远，于是就需要在葡萄园和卡车之间往返多次才能把卡车装满。往返所需要的时间就是I/O延迟，比如往返各15分钟，总共半小时。

果园的姑娘采摘葡萄，难道是摘一串葡萄，就花15分钟跑到卡车旁边放进去么？如果是这样，100串葡萄就需要往返100次，所需要的时间就是100X15X2分钟，那是何其漫长!

所以聪明的做法就是暂时把100串葡萄放入一个箩筐，再以箩筐为单位倒入卡车，一箩筐（100串）葡萄的往返延迟是半小时。

由此可见，“箩筐”把输入参数暂时集中放在一起，不是“一条一条”，而是“一股脑”地提供给下家处理。这就大大降低了I/O的次数，也就降低了I/O延迟，提高了速度。

这个箩筐，就是Buffer。

I/O次数过多，除了会造成很大的延迟之外，也会有其它的问题。
以BT为例，BT下载需要长时间的挂机，电脑就有可能24小时连轴转，但BT下载的数据是碎片化的，体现在硬盘写入上也是碎片化的，因为硬盘是机械寻址器件，寻址/写入的过程会带来机械运动，长时间的小碎片写入会造成硬盘长时间高负荷的机械运动，造成硬盘过早老化损坏，当年有大量的硬盘因为BT下载而损坏。
于是新出的BT软件在内存里开辟了Buffer，数据暂时写入Buffer，攒到一定的大小（比如512M）再一次性写入硬盘，这种“化零为整”的写入方式因为大大减小了寻址/写入次数，所以就降低了硬盘的负荷。

这就是：为了完成最终目标：把数据写入硬盘空间，需要暂时写入Buffer的空间。

再以编程为例，假设要实现一个功能：接受用户键入的字符串，并赋值给一个字符串变量
其过程如下：
1：在内存中开辟一个”键盘缓冲区“接受用户键入的字符串
2：把缓冲区中的字符串copy到程序中定义的字符串变量指向的内存空间（也就是赋值过程）
也就是说，为了完成最终目标：把字符串放入字符串变量指向的空间，需要暂时把字符串放入“键盘缓冲区”的空间。

所以来比较：

cache：缓存：表示已读取的数据（快取）：待会儿还用得着，先别扔。

实现数据的重复使用，速度慢的设备需要通过缓存将经常要用到的数据缓存起来，缓存下来的数据可以提供高速的传输速度给速度快的设备。例如：将硬盘中的数据读取出来放在内存的缓存区中，这样以后再次访问同一个资源，速度会快很多。

buffer：缓冲：表示要写入的数据 （缓存）：你先等等，抢坟去吗？

将数据缓冲下来，解决速度慢和快的交接问题；速度快的需要通过缓冲区将数据一点一点传给速度慢的区域。例如：从内存中将数据往硬盘中写入，并不是直接写入，而是缓冲到一定大小之后刷入硬盘中。