编译器指令重排序 和 Java 内存模型

 2019-12-10 16:16  阅读(1315)
文章分类:Java Core

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一,编译器指令重排序

编译器在不影响 程序执行的结果下,可能对代码执行的先后顺序进行调整;

如: 以下代码 第二条可能会比第一条先执行;

int a=1; //&1

int b=2; //& 2

以下代码会顺序执行,不会改变顺序,因为第二条指令依赖第一条指令的结果

int a=1;

int b=a+1;

看以下代码如下:

public class NoVisibility {  
        private static boolean ready;  
        private static int     number;  

        private static class ReaderThread extends Thread {  
            public void run() {  
                while (!ready) {  
                    Thread.yield();  
                }  
                System.out.println(number);  
            }  
        }  

        public static void main(String[] args) {  
            new ReaderThread().start();  
            number = 42;  //  <span style="color:#ff0000;">1指令</span>
            ready = true;  // <span style="color:#ff0000;">2指令</span>
        }  
    }

以上 输出 number 值 可能是0,也可能是42; 原因: 在线程 ReaderThread中, 先判断 ready 的值,如果ready 为false;则让出线程,当再度执行线程时,如果ready 为 true;则打印number。但此时
1指令可能已经执行了,也可能已经没有执行;

二, Java 内存模型

1 主内存与工作内存

  Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样底层细节。此处的变量与Java编程时所说的变量不一样,指包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素,但是不包括局部变量与方法参数,后者是线程私有的,不会被共享。

  Java内存模型中规定了所有的变量都存储在主内存中,每条线程还有自己的工作内存(可以与前面将的处理器的高速缓存类比),线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取、赋值)都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要在主内存来完成,线程、主内存和工作内存的交互关系如下图所示。

20191210001700\_1.png

2,内存可见性

网上很多说的意思大概如下: 假设我们程序开启了2条线程A,B。2条线程都要用到全局变量temp,首先线程A,B会各自复制一份temp 的自己的工作内存中,此时在执行的过程中可能造成线程A,B中的temp值与主内存中的temp值不一致。并不能保证每次线程中temp的改变会同步到主内存中,运行构成中 线程A,B中的值是对立的。而加volatile 变量修饰,可以保证每次temp 每次都会重新从主内存中读取,使用后并把temp值 重新刷新到主内存

但是,个人经过反复实验,却 没有出现以上的情况 以下是我的验证代码(注意 temp 是没有加volatile 修饰的):

static int temp;
        static volatile  boolean ready;

        public static class ThreadA extends Thread {

            @Override
            public void run() {

                while (true) {
                    temp++;
                    ready = true;
                    System.out.println("ThreadA  running.......");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

        public static class ThreadB extends Thread {

            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    if (!ready) {
                        //System.out.println("ThreadB yield ");
                        Thread.yield();
                    } else {
                        ready = false;
                        System.out.println("ThreadB temp = " + temp);
                    }
                }

            }
        }

        public static void main(String[] args) {
            new ThreadA().start();
            new ThreadB().start();
        }

以上测试 发现 System.out.println(“ThreadB temp = ” + temp); 打印的 temp 值,一直是随temp++; 改变的

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