Java高级进阶多线程学习之路（六）CPU的重排序

CPU的重排序实际上是一个优化过程，大家看图中的这个例子，如果不重排序他就要按序执行这一系列操作才能泡好茶，但实际上，我们是可以在烧开水的过程中去洗茶壶，洗茶杯的，不需要去等水烧开。当然这个必须要保证执行顺序乱了，最后的结果还是一样的。那CPU真的存在重排序执行吗，那我们来写个例子证明一下。

  看图中的四个变量，不要被绕晕了，我们这样去理解，假设CPU不会重排序，那么无论这两个线程怎么执行，那么都不可能同时出现x=0，y=0.你品，你细品。那如果出现了就说明CPU会重排序。大家可以看到结果，实际上是会出现的，不信的可以自己写一下试试。这里面重排序就是因为无论谁先执行都不会影响最终的执行结果，这点大家记住了。这种情况就叫做 as-if-serial,什么意思呢，就是看起来好像是序列化执行的，实际上如何执行的没人知道，哈哈。volatile可以禁止指令重排序。

  这里我们讨论一个有趣的问题，DCL单例（双检锁）需不需要使用volatile。如图所示，我写了一个demo，那这里需要使用volatile吗？我们去一探究竟。我们从创建对象的过程开始看

   我们今天只关注new，invokespecial,astore_1 这三条指令，new其实就是申请了一块内存，在内存中申请了一块空间，注意这时候m其实是默认值0，这个时候叫半初始化,在执行了invokespecial 之后才会变成8，invokespecial 是特殊调用，调用了T的构造方法。最后astore_1 是将t和T建立了关联。为什么要将这些呢，是因为CPU指令重排序有可能会将invokespecial和astore_1调换执行，这时候在超级多并发的情况下就会出现另一个线程拿到的是一个半初始化的对象，这种情况下就会出问题。所以DCL单例必须使用volatile。

  什么样的指令会重排序呢？对于CPU级别和JVM级别是不一样的，对于CPU而言，他认为可以重排序就会重排序，他不会管你JVM怎么规定的而对于JVM来说，他做了一些规定，即hanppens-before原则。

  这个大家看一下就行，因为都是一些无聊的原则。总之不被这几条原则规定的都可以重排序，就比如我们上面创建对象时发生的重排序。这些只是JVM的规定，那是如何来实现的呢？

  说白了很简单，两条指令之间加屏障，不让他越过去，如图是JVM级别的内存屏障，JVM要求java虚拟机必须实现这四种屏障，看这名字起的是不是有点晕，其实很简单，我只解释一遍，相信聪明的你秒懂，第一个loadload，就是在两个load之间的屏障，load是读取，store是写入，是不是豁然开朗。为什么volatile修饰的就可以禁止重排序呢？相信聪明的你又懂了

  hotspot在实现内存屏障的时候其实偷了个懒，在底层直接使用了汇编令lock:addl,而没有使用各个不同CPU特有的指令，效率虽然低了，但也变的通用了。想深入了解内存屏障的朋友们自行去找资料吧，我就到这里了。