三、有序性
3.1 什么是有序性
在Java中,.java文件中的内容会被编译,在执行前需要再次转为CPU可以识别的指令,CPU在执行这些指令时,为了提升执行效率,在不影响最终结果的前提下(满足一些要求),会对指令进行重排。
指令乱序执行的原因,是为了尽可能的发挥CPU的性能。
Java中的程序是乱序执行的。
Java程序验证乱序执行效果:
static int a,b,x,y; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) { a = 0; b = 0; x = 0; y = 0; Thread t1 = new Thread(() -> { a = 1; x = b; }); Thread t2 = new Thread(() -> { b = 1; y = a; }); t1.start(); t2.start(); t1.join(); t2.join(); if(x == 0 && y == 0){ System.out.println("第" + i + "次,x = "+ x + ",y = " + y); } } }
单例模式由于指令重排序可能会出现问题:
线程可能会拿到没有初始化的对象,导致在使用时,可能由于内部属性为默认值,导致出现一些不必要的问题
private static volatile MiTest test; private MiTest(){} public static MiTest getInstance(){ // B if(test == null){ synchronized (MiTest.class){ if(test == null){ // A , 开辟空间,test指向地址,初始化 test = new MiTest(); } } } return test; }
3.2 as-if-serial
as-if-serial语义:
不论指定如何重排序,需要保证单线程的程序执行结果是不变的。
而且如果存在依赖的关系,那么也不可以做指令重排。
// 这种情况肯定不能做指令重排序 int i = 0; i++; // 这种情况肯定不能做指令重排序 int j = 200; j * 100; j + 100; // 这里即便出现了指令重排,也不可以影响最终的结果,20100
3.3 happens-before
具体规则:
1. 单线程happen-before原则:在同一个线程中,书写在前面的操作happen-before后面的操作。
2. 锁的happen-before原则:同一个锁的unlock操作happen-before此锁的lock操作。
3. volatile的happen-before原则: 对一个volatile变量的写操作happen-before对此变量的任意操作。
4. happen-before的传递性原则: 如果A操作 happen-before B操作,B操作happen-before C操作,那么A操作happen-before C操作。
5. 线程启动的happen-before原则:同一个线程的start方法happen-before此线程的其它方法。
6. 线程中断的happen-before原则:对线程interrupt方法的调用happen-before被中断线程的检测到中断发送的代码。
7. 线程终结的happen-before原则:线程中的所有操作都happen-before线程的终止检测。
8. 对象创建的happen-before原则:一个对象的初始化完成先于他的finalize方法调用。
JMM只有在不出现上述8中情况时,才不会触发指令重排效果。
不需要过分的关注happens-before原则,只需要可以写出线程安全的代码就可以了。
3.4 volatile
如果需要让程序对某一个属性的操作不出现指令重排,除了满足happens-before原则之外,还可以基于volatile修饰属性,从而对这个属性的操作,就不会出现指令重排的问题了。
volatile如何实现的禁止指令重排?
内存屏障概念。将内存屏障看成一条指令。
会在两个操作之间,添加上一道指令,这个指令就可以避免上下执行的其他指令进行重排序。
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