Java并发编程的艺术(5)重排序

并发编程——重排序

在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排序。
(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
现代处理器采用了指令级并行技术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顺序
(3)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
在这里插入图片描述
重排序可能会导致多线程程序出现内存可见性问题。禁止特定类型的编译器和处理器重排序,为程序员提供一致的内存可见性的保证。
对于编译器,JMM的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排序(不是所有的编译器重排序都要禁止)。
对于处理器重排序,JMM的处理器重排序规则会要求Java编译器再生成指令序列时,插入特定类型的内存屏障指令,通过内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。

内存屏障

屏障类型 指令类型 说明
LoadLoad Barriers Load1;LoadLoad;Load2 确保Load1数据的装载先于Load2所有后续装载指令的装载
StoreStore Barriers Store1;StoreStore;Store2 确保Store1数据对其他处理器可见(刷新到内存)先于Store2及所有后续存储指令的存储
LoadStore Barriers Load1;LoadStore;Store2 确保Load1数据装载咸鱼Store2及所有后续的存储指令刷新到内存
StoreLoad Barriers Store1;StoreLoad;Load2 确保Store1数据对其他处理器变得可见(指刷新到内存)先于Load2及所有后续装载指令的装载。StoreLoad Barriers会使该屏障之前的所有内存访问指令(存储和装载指令)完成之后,才执行该屏障之后的内存访问指令

StoreLoad Barriers是一个“全能型”的屏障,它同时具有其他3个屏障的效果。现代的多处理器大多支持该屏障。执行该屏障开销会很昂贵,因为当前处理器通常要把写缓冲区中的数据全部刷新到内存中(Buffer Fully Flush)

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