【你好面试官】010 Java内存模型之指令重排序

微信公众号:你好面试官
这里没有碎片化的知识,只有完整的知识体系。
专注于系统全面的知识点讲解,面试题目解析;
如果你觉得文章对你有帮助,欢迎关注、分享、赞赏

前言

二蛋几天没有收到面试通知,以为自己已经凉凉,没想到此时再次接到了面试邀请,于是在一个风和日丽的下午,二蛋如约坐在了面试官对面,开始了今天的面试。

 

面试官:小伙子,咱也不用继续介绍了,你也来了几次了,这次咱就开门见山吧。

 

正文

介绍一下指令重排序?

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。重排序分3种类型,分别为编译器优化重排序、指令级并行重排序、内存系统重排序。

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(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。

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。

注意:

现代的处理器使用写缓冲区临时保存向内存写入的数据。写缓冲区可以保证指令流水线 持续运行,它可以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。同时,通过以 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,减少对内存总线的占用。虽然写缓冲区有这么多好处,但每个处理器上的写缓冲区,仅仅对它所在的处理器 可见,这个特性会对内存操作的执行顺序产生重要的影响: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!

处理器与内存的交互示例:

这里处理器A和处理器B可以同时把共享变量写入自己的写缓冲区(A1,B1),然后从内存中读取另一个共享变量(A2,B2),最后才把自己写缓存区中保存的脏数据刷新到内存中(A3, B3)。当以这种时序执行时,程序就可以得到x=y=0的结果。
从内存操作实际发生的顺序来看,直到处理器A执行A3来刷新自己的写缓存区,写操作A1才算真正执行了。虽然处理器A执行内存操作的顺序为:A1→A2,但内存操作实际发生的顺 序却是A2→A1。此时,处理器A的内存操作顺序被重排序了(处理器B的情况和处理器A一样, 这里就不赘述了)。
这里的关键是,由于写缓冲区仅对自己的处理器可见,它会导致处理器执行内存操作的顺序可能会与内存实际的操作执行顺序不一致。由于现代的处理器都会使用写缓冲区,因此现代的处理器都会允许对写-读操作进行重排序。

面试官:嗯,今天的面试就到这里吧,回去好好准备下一次面试吧。



这里没有碎片化的知识,只有完整的知识体系。
专注于系统全面的知识点讲解,面试题目解析;
如果你觉得文章对你有帮助,欢迎 关注、分享、赞赏

 

猜你喜欢

转载自www.cnblogs.com/hello-interviewer/p/12359187.html