平武建站

JMM指令重排序的示例分析

这篇文章给大家分享的是有关JMM指令重排序的示例分析的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

成都创新互联10多年成都企业网站建设服务;为您提供网站建设,网站制作,网页设计及高端网站定制服务,成都企业网站建设及推广,对成都宣传片制作等多个行业拥有多年的营销推广经验的网站建设公司。

一、指令为什么要重排序？

在计算机系统中，指令为了更快的完成结果，会根据逻辑关系、指令大小进行重排序，以达到超流水线的效果，但在代码执行完后，保证结果输出是一致的。

在JVM中又两条原则：

  • as-if -serials         这个规则适用于单线程，默认自动处理

  • happens-before   这个规则适用于多线程，当然也要通过相应的锁和关键字来实现

二、JMM（Java Memory Manager）指令重排序如何实现的呢？

我们知道，JIT会根据CPU架构编译合适的代码去执行，因此，在汇编层面讨论反而不见得能统一意见，比如X86，他只有lock来实现，其他CPU架构则是LoadLoad,StoreStore,LoadStore,StoreLoad。

实际上我们还是在JIT层面思考比较容易理解，这里我们定义一个类

（注意：这个类未必和JIT实际效果一致，取决于JIT激进程度）

package com.apptest;

public class VolatileWatcher {

    private String A;
    private String B;
    private String C;
    private String D;
    private String E;

    public void run() {
        String a = "a";
        String b = "b";
        String c = "c";
        String d = "d";
        String e = "e";
        A = a;
        B = b;
        C = c;
        D = d;
        E = e;

        System.out.println(A);
        System.out.println(B);
        System.out.println(C);
        System.out.println(D);
        System.out.println(E);
    }
}

那么如果重排序，效果可能如下

package com.apptest;

public class VolatileWatcher {

    private String A;
    private String B;
    private String C;
    private String D;
    private String E;

 
    public void run() {
        String a = "a";
        String b = "b";
        String c = "c";
        String d = "d";
        String e = "e";

        A = a;
        System.out.println(A);

        B = b;
        System.out.println(B);

        C = c;
        System.out.println(C);
        D = d;
        System.out.println(D);

        E = e;
        System.out.println(E);
    }
}

这是JIT可能重排序后的结果，实际上寄存器、CPU也会进行重排序，但最终也会保证内存一致性。

三、如何禁止指令重排序呢？

Java中，禁止指令重排序的关键字只有2个，一个是volatile、另一个是final，某种成都上，也能说明final和volatile不能同时修饰一个变量的原因，因为他们的功能有些重叠。

3 .1  要不要禁止

首先要确定要不要禁止重排序，重排序往往在多线程中出现问题，如果程序在串行执行，完全没有必要，因此，单线程中的引用类型（不包括常量和字符串常量，这些类型引用建议加final）建议不要加final和volatile，当然，final需要考虑深入一些，因为有时我们需要做一些强约束，但总体来说能不加就不加。

3.2 原理

多线程中，维护hanpens-before原则不是JVM自身就能处理的，还需要在代码层面进行相应的指示，此外，相应的JIT会将指示编译成指令，让寄存器和CPU也遵守。

指令重排序的达到的最终效果

读操作

JMM指令重排序的示例分析

写操作

JMM指令重排序的示例分析

3.3 效果演示

回到文章开头，我们给VolatileWatcher的C变量添加volatile修饰，那么JIT重排序后的结果可能是如下情况

public class VolatileWatcher {

    private String A;
    private String B;
    private volatile String C;
    private String D;
    private String E;

    public void run() {
        String a = "a";
        String b = "b";
        String c = "c";
        String d = "d";
        String e = "e";
        B = b;
        A = a;
        C = c; //写屏障
        E = e;
        D = d;

        System.out.println(A);
        System.out.println(B);
        System.out.println(C); //读屏障
        System.out.println(D);
        System.out.println(E);
    }
}

我们发现，A、B不能跨越C变量的写屏障往下重排序，但是屏障上方的A、B之间也是可以重排序的，E、D不能跨越读屏障，但是E、D可以在读屏障和写屏障之间排序。（这里故意写成A，B，E，D在屏障外顺序变化，目的主要是为了说明屏障的作用，具体看实际效果）

四、final和volatile的区别？

我们知道，final修饰的是只读变量，有很强的“只读”约束性，所有final修饰的变量都需要在构造方法中初始化（类外部final字段的最终会插入到super(...)之后 ），而volatile一般用于多线程变量的读写，但他们都具备实现内存屏障的能力，可以说，都能实现禁止重排序。

不同点：

final字段的写操作，只作用于构造函数。

final字段的读操作，读取和volatile基本一样

感谢各位的阅读！关于“JMM指令重排序的示例分析”这篇文章就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，让大家可以学到更多知识，如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到吧！


标题名称：JMM指令重排序的示例分析
标题网址：http://pwwzsj.com/article/pgghgc.html

其他资讯