指令重排序是個比較復(fù)雜、覺得有些不可思議的問題，同樣是先以例子開頭(建議大家跑下例子，這是實實在在可以重現(xiàn)的，重排序的概率還是挺高的)，有個感性的認(rèn)識

/**
 * 一個簡單的展示Happen-Before的例子.
 * 這里有兩個共享變量:a和flag,初始值分別為0和false.在ThreadA中先給  a=1,然后flag=true.
 * 如果按照有序的話,那么在ThreadB中如果if(flag)成功的話,則應(yīng)該a=1,而a=a*1之后a仍然為1,下方的if(a==0)應(yīng)該永遠(yuǎn)不會為
 * 真,永遠(yuǎn)不會打印.
 * 但實際情況是:在試驗100次的情況下會出現(xiàn)0次或幾次的打印結(jié)果,而試驗1000次結(jié)果更明顯,有十幾次打印.
 */
public class SimpleHappenBefore {
 /** 這是一個驗證結(jié)果的變量 */
 private static int a=0;
 /** 這是一個標(biāo)志位 */
 private static boolean flag=false;
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  //由于多線程情況下未必會試出重排序的結(jié)論,所以多試一些次
  for(int i=0;i<1000;i++){
   ThreadA threadA=new ThreadA();
   ThreadB threadB=new ThreadB();
   threadA.start();
   threadB.start();
   //這里等待線程結(jié)束后,重置共享變量,以使驗證結(jié)果的工作變得簡單些.
   threadA.join();
   threadB.join();
   a=0;
   flag=false;
  }
 }
 static class ThreadA extends Thread{
  public void run(){
  a=1;
  flag=true;
  }
 }
 static class ThreadB extends Thread{
  public void run(){
   if(flag){
   a=a*1;
   }
   if(a==0){
   System.out.println("ha,a==0");
   }
  }
 }
}

例子比較簡單，也添加了注釋，不再詳細(xì)敘述。

什么是指令重排序？有兩個層面：

在虛擬機(jī)層面，為了盡可能減少內(nèi)存操作速度遠(yuǎn)慢于CPU運行速度所帶來的CPU空置的影響，虛擬機(jī)會按照自己的一些規(guī)則(這規(guī)則后面再敘述)將程序編寫順序打亂——即寫在后面的代碼在時間順序上可能會先執(zhí)行，而寫在前面的代碼會后執(zhí)行——以盡可能充分地利用CPU。拿上面的例子來說：假如不是a=1的操作，而是a=new byte[1024*1024](分配1M空間)`，那么它會運行地很慢，此時CPU是等待其執(zhí)行結(jié)束呢，還是先執(zhí)行下面那句flag=true呢？顯然，先執(zhí)行flag=true可以提前使用CPU，加快整體效率，當(dāng)然這樣的前提是不會產(chǎn)生錯誤(什么樣的錯誤后面再說)。雖然這里有兩種情況：后面的代碼先于前面的代碼開始執(zhí)行；前面的代碼先開始執(zhí)行，但當(dāng)效率較慢的時候，后面的代碼開始執(zhí)行并先于前面的代碼執(zhí)行結(jié)束。不管誰先開始，總之后面的代碼在一些情況下存在先結(jié)束的可能。

在硬件層面，CPU會將接收到的一批指令按照其規(guī)則重排序，同樣是基于CPU速度比緩存速度快的原因，和上一點的目的類似，只是硬件處理的話，每次只能在接收到的有限指令范圍內(nèi)重排序，而虛擬機(jī)可以在更大層面、更多指令范圍內(nèi)重排序。硬件的重排序機(jī)制參見《從JVM并發(fā)看CPU內(nèi)存指令重排序(Memory Reordering)》

重排序很不好理解，上面只是簡單地提了下其場景，要想較好地理解這個概念，需要構(gòu)造一些例子和圖表，在這里介紹兩篇介紹比較詳細(xì)、生動的文章《happens-before俗解》和《深入理解Java內(nèi)存模型（二）——重排序》。其中的“as-if-serial”是應(yīng)該掌握的，即：不管怎么重排序，單線程程序的執(zhí)行結(jié)果不能被改變。編譯器、運行時和處理器都必須遵守“as-if-serial”語義。拿個簡單例子來說，

public void execute(){
 int a=0;
 int b=1;
 int c=a+b;
}

這里a=0,b=1兩句可以隨便排序，不影響程序邏輯結(jié)果，但c=a+b這句必須在前兩句的后面執(zhí)行。

從前面那個例子可以看到，重排序在多線程環(huán)境下出現(xiàn)的概率還是挺高的，在關(guān)鍵字上有volatile和synchronized可以禁用重排序，除此之外還有一些規(guī)則，也正是這些規(guī)則，使得我們在平時的編程工作中沒有感受到重排序的壞處。

程序次序規(guī)則(Program Order Rule)：在一個線程內(nèi)，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作。準(zhǔn)確地說應(yīng)該是控制流順序而不是代碼順序，因為要考慮分支、循環(huán)等結(jié)構(gòu)。

監(jiān)視器鎖定規(guī)則(Monitor Lock Rule)：一個unlock操作先行發(fā)生于后面對同一個對象鎖的lock操作。這里強調(diào)的是同一個鎖，而“后面”指的是時間上的先后順序，如發(fā)生在其他線程中的lock操作。

volatile變量規(guī)則(Volatile Variable Rule):對一個volatile變量的寫操作發(fā)生于后面對這個變量的讀操作，這里的“后面”也指的是時間上的先后順序。

線程啟動規(guī)則(Thread Start Rule)：Thread獨享的start()方法先行于此線程的每一個動作。

線程終止規(guī)則(Thread Termination Rule)：線程中的每個操作都先行發(fā)生于對此線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結(jié)束、Thread.isAlive()的返回值檢測到線程已經(jīng)終止執(zhí)行。

線程中斷規(guī)則(Thread Interruption Rule)：對線程interrupte()方法的調(diào)用優(yōu)先于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發(fā)生，可以通過Thread.interrupted()方法檢測線程是否已中斷。

對象終結(jié)原則(Finalizer Rule)：一個對象的初始化完成(構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行結(jié)束)先行發(fā)生于它的finalize()方法的開始。

傳遞性(Transitivity)：如果操作A先行發(fā)生于操作B，操作B先行發(fā)生于操作C，那就可以得出操作A先行發(fā)生于操作C的結(jié)論。

正是以上這些規(guī)則保障了happen-before的順序，如果不符合以上規(guī)則，那么在多線程環(huán)境下就不能保證執(zhí)行順序等同于代碼順序，也就是“如果在本線程中觀察，所有的操作都是有序的；如果在一個線程中觀察另外一個線程，則不符合以上規(guī)則的都是無序的”，因此，如果我們的多線程程序依賴于代碼書寫順序，那么就要考慮是否符合以上規(guī)則，如果不符合就要通過一些機(jī)制使其符合，最常用的就是synchronized、Lock以及volatile修飾符。

以上這篇淺談java指令重排序的問題就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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