Java多线程环境下可能会出现指令重排的代码示例

什么是指令重排？

我们在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器某些情况下会对指令进行重排序。

as-if-serial语义

不管怎么重排序，不能影响单线程环境下的执行结果，这是as-if-serial语义定义的，编译器和处理器阶段的重排都遵循该规则。

编译器和处理器都遵循的指令重排的原则

a、数据依赖，只对不存在数据依赖的指令进行重排。

b、控制依赖，允许对有控制依赖关系的指令做重排。

Java多线程环境下可能会出现指令重排的代码示例

既然有了上面两个指令重排的前提，我们就可以根据这些规则写一个demo来实际测验出指令重排。

这个示例里，两个线程无论谁先执行，m和n都不可能都为0，如果出现了，就代表发生了指令重排

public class SysParamEnumController {

    int a = 0;
    int b = 0;
    int m = 0;
    int n = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        SysParamEnumController sysParamEnumController = new SysParamEnumController();

        while (true){
            Thread t1 = new Thread(() -> {
                sysParamEnumController.a = 1;
                sysParamEnumController.m = sysParamEnumController.b;
            });

            Thread t2 = new Thread(() -> {
                sysParamEnumController.b = 2;
                sysParamEnumController.n = sysParamEnumController.a;
            });

            t1.start();
            t2.start();
            t1.join();
            t2.join();

            if (sysParamEnumController.m == 0 && sysParamEnumController.n == 0) {
                System.out.println("m和n都为0，代表出现了指令重排");
                break;
            }

            sysParamEnumController.a = 0;
            sysParamEnumController.b = 0;
            sysParamEnumController.m = 0;
            sysParamEnumController.n = 0;
        }

    }

}

 

结果

循环结束就代表受到了指令重排的影响，因为指令重排只会小概率出现，所以每次跑的时间都会不一样。

 如何避免指令重排？

使用内存屏障（volatile）或临界区（synchronized）

对应代码实现分别是给a和b加上volatile

volatile int a = 0;
volatile int b = 0;

volatile的规则

1、第一个操作是volatile读时，第二个无论什么操作都不能重排
2、第二个操作是volatile写时，第一个无论什么操作都不能重排
3、第一个操作是volatile写时，第二个是volatile读时不能重排

或者给两个线程里的逻辑加上synchronized