CPU的乱序执行

最新推荐文章于 2024-06-30 23:23:48 发布

Laughing_Xie

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分类专栏： java小细节

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CPU乱序执行并发编程线程安全内存模型 Java

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本文通过一个Java并发示例展示了CPU乱序执行导致的线程可见性问题。在无依赖的指令执行中，CPU为了提高效率可能会交错执行，这在并发环境中可能引发数据不一致。即使使用了同步机制，仍可能出现x=0且y=0的结果，体现了并发编程中的挑战和线程安全的重要性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CPU在进行读等待的同时执行指令，是CPU乱序的根源。不是乱，而是提高效率。

CPU在执行A指令的时候，指令B也在执行，甚至B指令执行完了A指令还在执行。例如：A指令去内存读数据，等待返回期间，B指令可以优先执行。（AB指令不能存在依赖关系，可以提升效率）

public class Disorder {
    private static int x=0,y=0;
    private static int a=0,b=0;
//无论这两个线程怎么排列组合 如果没有重排序，一定不会存在x=0 且 y=0
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int i=0;
        //不停的死循环
        for (; ; ) {
            i++;
            x=0;y=0;
            a=0;b=0;
            Thread one= new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //由于线程one先启动，下面这句话让它等一等线程two
                    //shortWati(100000);
                    //前后没有依赖关系 a=1和 x=b
                    a=1;
                    x=b;
                }
            });
            Thread other = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //如果不存在乱序，b=1一定在y=a前面
                    b=1;
                    y=a;
                }
            });
            one.start();other.start();
            one.join();other.join();
            String result = "第"+i+"次（"+x+","+y+")";
            if(x==0 && y==0){
                System.err.println(result);
                break;
            }else{
                System.out.println(result);
            }
        }

    }
    public static void shortWait(long interval){
        long start = System.nanoTime();
        long end;
        do{
            end=System.nanoTime();
        }while (start+interval>=end);
    }

}

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第1285次（1,0)
第1286次（0,1)
第1287次（0,0)

最终出现了乱序执行的情况