文章目錄

• 總結
• 一、指令重排序規范
• 二、指令重排序示例

總結

Java 并發的 $3$ 特性 :

• 原子性 : 每個操作都是 不可拆分的原子操作 ; 在線程中進行 a++ 就不是原子操作 , 該操作分為 $3$ 個步驟 , 首先從主內存中讀取 a 變量 , 然后進行自增操作 , 最后在將自增后的值寫回主內存中 ;
• 可見性 : 多個線程 訪問同一個變量 , 該變量一旦被 某個線程修改 , 這些線程必須可以 立刻看到被修改的值 ;
• 有序性 : 程序按照 代碼先后順序 執行 ;

使用 volatile 關鍵字只能保證 可見性 和 有序性 , 但是不能保證原子性 ;

volatile 可以激活線程共享變量的 " 緩存一致性協議 " ; 保證 可見性 ;

volatile 可以 禁止 JVM 的 " 指令重排 " ; 保證 有序性 ;

一、指令重排序規范

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指令重排指的是 , 線程中如果兩行代碼 沒有邏輯上的上下關系 , 可以對代碼進行 重新排序 ;

JVM 指令重排遵循規范 :

as-if-serial 規范 : 單個線程中, 指令的重排 , 不能影響程序的執行結果 ;

• 可以重排的情況 : 對于下面代碼 , 兩條指令順序顛倒 , 執行結果相同 , 可以進行指令重排 ;

x = 0; y = 1;

• 不可以進行重排的情況 : 對于下面的代碼 , 兩條指令如果上下顛倒 , 結果不同 , 不可以進行指令重排 ;

x = 0; y = x;

happens-before 規范 : 先行發生原則 ;

二、指令重排序示例

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指令重排示例 :

public class Main {// 使用 volatile 關鍵字修飾變量可以禁止指令重排/*volatile static int x = 0;volatile static int y = 0;volatile static int a = 0;volatile static int b = 0;*/// 沒有使用 volatile 關鍵字修飾, 會產生指令重排的情況static int x = 0;static int y = 0;static int a = 0;static int b = 0;/*** 多線程運行導致異常值出現, 是由于指令重排導致的* @param args*/public static void main(String[] args) {// 設置一個非常大的遍歷數// 指令重排出現過程很少見, 基數越大, 出現概率越高for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i ++) {// 每次循環都初始化變量x = 0;y = 0;a = 0;b = 0;// 在該線程中, 如果出現指令重排// 先執行 b = 1, 在執行 x = anew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {x = a;b = 1;}}).start();// 如果出現指令重排// 先執行 a = 1, 在執行 y = bnew Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {y = b;a = 1;}}).start();try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}/*執行上述代碼, 不是線程 1 先執行就是線程 2 先執行如果線程 1 先執行, 則 x = 0, y = 1如果線程 2 先執行, 則 x = 1, y = 0不可能出現 x = 1, y = 1 的情況如果出現了, 則說明線程內部的執行順序可能被顛倒了出現了指令重排的情況*/// 檢查是否有異常值出現, 如果出現異常值, 退出方法if (x == 1 && y == 1) {System.out.println("出現異常值 x = 1, y = 1");return;} /*else {System.out.println("正常值 x = " + x + ", y = " + y);}*/}} }

執行結果 :

兩個線程的線程調度 :

• 協同式調度 : 線程執行時間 由 線程 決定 ;
• 搶占式調度 : 線程執行事件 由 系統 決定 ;

上述示例中的線程調度方式是 " 搶占式調度 " , 誰先執行 由系統分配 , 這兩個線程的執行順序都是隨機的 , 可能線程 1 先執行 , 也可能是線程 2 先執行 ;

如果線程 1 先執行, 則 x = 0, y = 1 ;
如果線程 2 先執行, 則 x = 1, y = 0 ;

根據代碼分析 , 不可能出現 x = 1, y = 1 的情況 , 如果出現了, 則說明 線程內部的執行順序可能被顛倒了 , 出現了指令重排的情況 ;

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Java 并发编程】线程指令重排序问题 ( 指令重排序规范 | volatile 关键字禁止指令重排序 )的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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