基礎知識

什么是指令重排？

指令重排序是編譯器或處理器為了提高性能而對指令執(zhí)行順序進行重新排列的優(yōu)化技術。

對于單線程而言，有些指令可以重排，有些不能。 例如：

//以下兩行交換順序，并不影響結(jié)果，可以重排
int a = 1;
int b = 2;
 
 
int c;
//以下兩行，是否重排會導致c的值不同，故不可以重排序
int d = 2;
int c = d;

1、多線程并發(fā)下的指令重排帶來的問題

（1）可見性問題

指令重排序可能導致一個線程對共享變量的修改在另一個線程中不可見。這是因為指令重排序可以改變代碼中的讀寫操作順序，使得某個線程看到的變量值不一致

例如，如下代碼會出現(xiàn)問題：

int x = 0;
boolean flag = false;
// 線程1執(zhí)行的代碼
x = 1;
flag = true;
// 線程2執(zhí)行的代碼
if (flag) {
    System.out.println(x);
}

在沒有同步措施的情況下，由于指令重排序的存在，線程2有可能先讀取到 flag 的值為 true，然后再讀取 x 的值為 0，導致輸出結(jié)果不符合期望。

（2）有序性問題

指令重排序可能破壞原有的代碼執(zhí)行順序，導致程序邏輯出現(xiàn)錯誤。

int a = 1;
int b = 2;
 
// 線程1執(zhí)行的代碼
a = a + 1;
b = a * 2;
 
// 線程2執(zhí)行的代碼
if (b == 4 && a == 3) {
    // ...
}

在沒有同步措施的情況下，由于指令重排序的存在，線程1有可能先將 b 的值計算為 4，然后再計算 a 的值為 3，導致線程2的條件判斷不成立，出現(xiàn)邏輯錯誤。

2、volatile解決指令重排問題的原理

只需要規(guī)定變量是volatile類型，就可以避免指令重排的問題，原因如下：

寫屏障

在使用 volatile 修飾的變量進行寫操作時，編譯器或處理器會在對應的指令之前插入寫屏障，以確保將寫入緩存區(qū)的值立即刷新到主內(nèi)存中。 同時，讀操作也會受到讀屏障的影響，在讀取 volatile 變量之前，編譯器或處理器會先執(zhí)行讀屏障，以從主內(nèi)存中獲取最新的值。

這樣，通過寫屏障和讀屏障的配合，volatile 變量能夠?qū)崿F(xiàn)禁止指令重排序、保證可見性的效果，從而解決了多線程并發(fā)環(huán)境下的指令重排問題。

到此這篇關于Java多線程并發(fā)的指令重排序問題及volatile寫屏障原理詳解的文章就介紹到這了,更多相關Java指令重排序及volatile屏障原理內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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