Java并发编程 之 指令重排序

指令重排序
重排序的目的是提高运行并发度，发生在编译器和处理器阶段，遵循as-if-serial语义（不管怎么重排序，单线程程序的执行结果不能改变），也就是重排序所带来的问题是针对多线程的。
重排序发生的条件是A和B没有存在依赖关系，这里的依赖关系是指数据依赖关系和控制依赖关系两种。其中数据依赖表示两个以上操作访问同一个变量，且这两个操作中有一个为写操作。而控制依赖关系，比如if（a>0）{int i = a*a;}。

很多介绍JVM并发的书或文章都会谈到JVM为了优化性能，采用了指令重排序，但是对于什么是指令重排序，为什么重排序会优化性能却很少有提及，其实道理很简单，假设有这么两个共享变量a和b:

private int a;
private int b;

在线程A中有两条语句对这两个共享变量进行赋值操作:
a = 1;
b = 2;

假设当线程A对a进行复制操作的时候发现这个变量在主内存已经被其它的线程加了访问锁，那么此时线程A怎么办？等待释放锁？不，等待太浪费时间了，它会去尝试进行b的赋值操作，b这时候没被人占用，因此就会先为b赋值，再去为a赋值，那么执行的顺序就变成了:
b = 2;
a = 1;

对于在同一个线程内，这样的改变是不会对逻辑产生影响的，但是在多线程的情况下指令重排序会带来问题，看下面这个情景:
在线程A中:
context = loadContext();
inited = true;
在线程B中:
while(!inited ){
sleep
}
doSomethingwithconfig(context);

假设A中发生了重排序:
inited = true;
context = loadContext();

那么B中很可能就会拿到一个尚未初始化或尚未初始化完成的context,从而引发程序错误。

想到有一条古老的原则很适合用在这个地方，那就是先要保证程序的正确然后再去优化性能。此处由于重排序产生的错误显然要比重排序带来的性能优化要重要的多。要解决重排序问题还是通过volatile关键字，volatile关键字能确保变量在线程中的操作不会被重排序而是按照代码中规定的顺序进行访问。