指令重排

什么叫指令重排?

int a=0;        //1

int b=1;        //2

int c=2;        //3

int sum=a+b+c;  //4

编写程序的时候顺序是1、2、3、4.但是cpu和编译器为了提高程序的执行效率会按照一定的规则允许指令优化,不影响单线程程序执行结果,但是多线程就会影响程序结果。

什么叫数据依赖?

指不同的程序指令之间的顺序是不允许进行交还的,即可称这些程序指令之间存在数据依赖性。

4对1、2、3都有依赖,1、2、3之间没有什么依赖。所以可能经过编译器处理后指令可能变成3、1、2、4.

volatile可防止指令重排。

转载于:https://www.cnblogs.com/rookieJW/p/9103705.html

在多线程环境下,`volatile`关键字的作用主要体现在两个方面:**内存可见性**和**禁止指令重排序**。对于指令重排的影响,`volatile`通过在底层插入**内存屏障(Memory Barrier)**来防止编译器和处理器对指令进行重排序,从而确保程序执行的顺序性和一致性。 具体而言,当一个变量被声明为`volatile`时,JVM会在生成字节码时插入适当的内存屏障,以保证: 1. **不会将volatile变量的读写操作与其他指令进行重排序**。例如,在volatile写操作之后的任何读写操作都不会被重排序到该volatile写操作之前;同理,在volatile读操作之前的任何读写操作也不会被重排序到该volatile读操作之后。这确保了程序执行顺序的可预测性[^1]。 2. **强制将线程工作内存中的修改立即刷新到主内存中**,并且使得其他线程对该变量的访问能立即看到最新的值。这一机制保证了内存的可见性[^4]。 3. **在写操作时,使其他CPU缓存中的该变量副本失效**,从而在其他线程读取该变量时,必须从主内存中重新加载最新的值,进一步强化了内存一致性[^2]。 为了更直观地理解`volatile`如何防止指令重排,可以参考以下Java代码示例: ```java public class VolatileExample { private volatile int value = 0; public void updateValue() { int a = 1; int b = 2; value = 3; // volatile写操作 int c = a + b; } public int getValue() { return value; } } ``` 在`updateValue()`方法中,`value = 3`是一个volatile写操作。由于volatile的存在,编译器和处理器不能将`int c = a + b;`这条语句重排序到`value = 3`之前执行,从而保证了代码逻辑的正确顺序。 此外,`volatile`关键字在并发编程中也常用于**状态标志**、**双重检查锁定(Double-Checked Locking)**等场景,以确保多个线程对共享变量的访问是有序和一致的。例如在实现单例模式时,使用volatile可以确保实例的创建过程不会因指令重排而导致其他线程访问到未完全初始化的对象[^2]。 ### 总结 `volatile`关键字通过插入内存屏障来防止指令重排序,从而确保多线程环境下变量的读写操作顺序性和内存可见性。它适用于那些需要共享状态但不需要原子性的场景,同时需要注意的是,`volatile`并不能替代`synchronized`,因为它不提供原子性保障。 ---
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