在执行程序时为了提高性能,提高并行度,编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分三种类型:

* 编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序。
* 指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术(Instruction-Level Parallelism,
ILP)来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
* 内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区,这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
问题:重排序都可能会导致多线程程序出现内存可见性问题



1)编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序。

2)指令级并行的重排序。处理器多条指令重叠执行,改变语句对应机器指令的执行顺序(处理器重排)

3)内存系统的重排序。处理器使用缓存和读/写缓冲区,这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行(处理器重排)

举例:处理器对内存的读/写操作的执行顺序,不一定与内存实际发生的读/写操作顺序一致,导致重排序导致内存可见性问题

  (处理器使用写缓冲区来临时保存向内存写入的数据:避免由于处理器停顿下来等待向内存写入数据而产生的延迟

  以批处理的方式刷新写缓冲区,以及合并写缓冲区中对同一内存地址的多次写,可以减少对内存总线的占用)





假设处理器A和处理器B按程序的顺序并行执行内存访问,最终却可能得到x = y = 0的结果

第一步执行A1 B1

第二步执行A2 B2,此时已得到x=b=0 y=a=0

第三步执行A3 B3

执行完A3,A1才算执行完,A1 A2重排序了

JMM通过禁止特定类型的编译器重排序和处理器重排序,为程序员提供一致的内存可见性保证

JMM的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排序

java编译器在生成指令序列时,插入特定类型的内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序