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当前位置: Java > Java并发高频面试题 > 43.为什么代码会重排序?

计算机在执行程序的过程中,编译器和处理器通常会对指令进行重排序,这样做的目的是为了提高性能。具体可以看下面这个例子。

int a = 1;
int b = 2;
int a1 = a;
int b1 = b;
int a2 = a + a;
int b2 = b + b;
......

像这段代码,不断地交替读取a和b,会导致寄存器频繁交替存储a和b,使得代码性能下降,可对其进入如下重排序。

int a = 1;
int b = 2;
int a1 = a;
int a2 = a + a;
int b1 = b;
int b2 = b + b;
......

按照这样地顺序执行代码便可以避免交替读取a和b,这就是重排序地意义。

指令重排序一般分为编译器优化重排、指令并行重拍和内存系统重排三种。

  • 编译器优化重排:编译器在不改变单线程程序语义的情况下,可以对语句的执行顺序进行重新排序。
  • 指令并行重排:现代处理器多采用指令级并行技术来将多条指令重叠执行。对于不存在数据依赖的程序,处理器可以对机器指令的执行顺序进行重新排列。
  • 内存系统重排:因为处理器使用缓存和读/写缓冲区,使得加载(load)和存储(store)看上去像是在乱序执行。

注:简单解释下数据依赖性:如果两个操作访问了同一个变量,并且这两个操作有一个是写操作,这两个操作之间就会存在数据依赖性,例如:

a = 1;
b = a;

如果对这两个操作的执行顺序进行重排序的话,那么结果就会出现问题。

其实,这三种指令重排说明了一个问题,就是指令重排在单线程下可以提高代码的性能,但在多线程下可以会出现一些问题。


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