JVM 编译之指令重排

介绍 ：

所谓的指令重排指的就是jvm在编译代码的时候 ，为了提高程序运行效率，在不影响单线程程序执行结果的前提下，对指令进行的排序，当然我们这里的是单线程，如果是在多线程中就会影响程序的结果了

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可能你听了我的介绍 还是不明所以，到底什么是指令重排？，没关系，下面我们通过代码来理解到底什么是指令重排

    1--->  int a = 2  << 1;    2--->  int b = 3 << 1;    3--->  int result = a * b + 2333;

相信你看到这段简短的代码，也会知道这段代码的执行顺序，1 - > 2 -> 3,相信你会觉得这就是代码执行的顺序，但是在jvm中是不会这样执行的，这里我们可以用着三个变量的依赖关系来解释一下原因

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这三个变量中 1 与 2没有依赖关系 3与 1和2 都有依赖关系，也就是说，没有依赖关系的两段代码即使我们将他们编译执行的顺序进行调换，这样也不会对代码的结果产生改变 也就是 上面的代码在jvm中实际上是 2 -> 1 -> 3

当然在单线程中JVM对代码进行指令重排并不会产生影响，但是在多线程中进行指令重排的话就会产生一些不确定的结果了，现在我们来看一下指令重排在多线程的一个经典的例子，单例模式，懒加载

public class DateBaseTools{    private static DateBaseTools instance = null;    public static DateBaseTools getSingInstance() {        if (instance == null) {            synchronized (DateBaseTools.class) {                instance = new DateBaseTools();            }        }        return  instance;    }    public void action() {    System.out.println(">>>>>>>>>>");    }}

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再上面的懒加载模式中，我们要是在多线程并发中调用这个单例的话，就会因为JVM的指令重排造成一些不可预料的结果，下面我们来分析一下
看似简单的一段赋值语句： instance = new DateBaseTools();，但是很不幸它并不是一个原子操作，其实际上可以抽象为下面几条JVM指令：

memory =allocate();    //1：分配对象的内存空间 ctorInstance(memory);  //2：初始化对象 instance =memory;     //3：设置instance指向刚分配的内存地址 

我们可以看出 第一条指令对第二条指令有依赖关系，但是第二条指令与第三条指令并没有依赖关系，所以根据JVM指令重排的规矩可以对第二条与第三条指令的执行顺序进行交换，这样看起来没有什么问题，但是在多线程中这样就会产生问题了

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我们假定有两个线程，第一个线程调用单例模式的getSingInstance() 开始执行1 ->2 -> 3要是这个时候在JVM中执行的是 1 -> 3 ->2,也就是分配好内存空间后，为instance分配内存地址，这个时候线程二抢占cpu资源，执行getSingInstacne发现instance不为空 就会返回instance，这个时候返回的instanc还没进行初始化，肯定会报错了

解决方案

给单例类中引用的instance加上volatile关键字，volatile关键字有一个作用就是防止JVM对其进行指令重排序
在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障,大多数的处理器都支持内存屏障的指令。上面的代码在加上volatilc后getSingInstace操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。