java并发学习--第九章 指令重排序

一、happns-before

　　happns-before是学习指令重排序前的一个必须了解的知识点，他的作用主要是就是用来判断代码的执行顺序。

　　1.定义

　　happens-before是用来指定两个操作之间的执行顺序。提供跨线程的内存可见性。

　　在java内存模型中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必然存在happens-before关系

　　2.happens-before规则

　　a.程序顺序规则

　　单线程中的每个操作，总是前一个操作happens-before于该线程中的任意后续操作。

　　简单的说，这个规则就是代码按照顺序执行。 

 

　　b.监视器规则

　　对一个锁的解锁，总是happens-before于随后对这个锁的加锁。

　　这句话可以理解成对于同一把锁，释放与获取是线程可见的；释放锁的操作总是happens-before于获取锁的操作。

 

　　c.volatile变量规则

　　对一个volatile域的写总是happens-before于任意后续对这个volatile域的读。

　　就是说被volatile修饰的变量，在线程中是是可见的。

 

　　d.传递性

　　这个规则与程序性规则相识：有A、B、C三变量，如果根据程序性规则：

　　　　A变量 happens-before B变量，

　　　　B变量 happens-before C变量，

　　　　则必然有

　　　　A变量 happens-before C变量。

 

　　f.start规则

　　这个规则是在多线程场景中会经常出现的：A线程中调用了B线程，那么A线程happens-before于B线程。

　　或者说A线程的结果对B线程是可见的（结果必须在调用B线程前就已经出现）。

 

　　g.join规则

　　多线程场景中，如果有线程使用了join方法，那么join的线程一点是happens-before于调用的线程。

 二、指令重排序

　　了解过happens-before后，终于可以进入本结的主题了指令重排序。

　　1.定义

　　我们知道jvm运行的是java文件编译后的字节码指令，编译器为了优化程序的性能，会重新对字节码指令排序，虽然会重排序，但是指令重排序运行的结果一定是正常的。

　　2.数据的依赖性

　　能够进行指令重排序的地方，就是看这个段代码的数据依赖性，有三种情况是不能够进行指令重排序的：

　　①对某个对象或者变量，先进行赋值再读这个对象的值（写后读）

　　②对某个对象或者变量，先读这个对象的值再对这个对象赋值（读后写）

　　③对某个对象或者变量，先后进行了两次赋值（写后写）

　　如果对这三种情况进行指令重排序的话，获得的结果一定是错误的。所以规定在这三种情况中，是不能进行指令重排序。

　　3.指令重排序所带来的影响

　　指令重排序一共分为两种情况：

　　a.编译器重排序

　　b.处理器重排序（这个必须是在多个CPU情况下才会发生）

　　指令重排序在单线程中对我们程序的帮助一定是正向的，它能够很好的优化我们程序的性能。但是在多线程情况下，就不一定了，但是出现指令重排序情况导致线程安全性问题的情况都是很少见的，就算出现也是很难去发现的。最简单的例子：双检查锁单例模式。如果出现了由于指令重排序造成的线程安全性问题，就可以使用volatile关键字来解决。