重排序是什么

计算机在执行程序的时候，为提高性能，编译器和处理器会对指令重排。 指令重排可以保证串行语义一致性，但没有保证多线程间语义一致性。

指令重排多的三种情况

• 不改变单线程语义的情况下，重新安排语句的执行顺序
• 指令级并行技术，不存在数据依赖性处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序
• 内存重排处理器使用缓存和读写缓冲区，导致内存与缓存存在数据同步时间差

JMM

数据竞争与顺序一致性

程序未正确同步的时候，就可能存在数据竞争。 程序的执行结果和该程序在顺序一致性模型中执行的结果相同。

顺序一致性模型（理想化理论参考模型）

特性：

• 一个线程的所有操作必须按照程序的顺序执行
• 每个操作必须原子性，且立刻对所有线程可见

注意：

JMM中没有这样的保证当前线程把写过的数据缓存在本地内存中，在没有刷新到主内存之前，这个写操作仅仅只对当前线程可见。这种情况下当前线程与其他线程看到的执行顺序不一样。

JMM同步程序顺序一致性效果

在顺序一致性模型中，所有操作完全按照程序的顺序串行执行。但是jmm临界区（同步块）内可以发生重排序。

JMM未同步顺序一致性的效果

• 因为重排序，但是JMM保证单线程下的重排序不影响执行结果
• JMM不保证对64位的long型和double型变量的写操作具有原子性
• JMM不保证所有线程能看到一致的操作执行顺序

happens-before

对编译器来说，只要不改变程序的执行结果（单线程程序和正确同步了的多线程程序），编译器和处理器怎么优化都行。 JMM可以通过happens-before关系向程序员提供跨线程的内存可见性保证。

关系定义如下

• 1. 如果一个操作happens-before另一个操作，那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见，而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。
• 2. 两个操作之间存在happens-before关系，并不意味着Java平台的具体实现必须要按照happens-before关系指定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果，与按happens-before关系来执行的结果一致，那么JMM也允许这样的重排序。

天然的happens-before关系

• 程序顺序规则：一个线程内，每个操作happens-before后续操作
• 监视器锁规则：对一个锁的解锁，happens-before对这个锁的加锁
• volitile：对这个的写happens-before任意后续对这个的读
• 传递性：a happens-brefore b b happens-before c 则a happens-before c
• start规则：如果线程a操作线程b的start ，a的start操作happens-before b 的任意操作。
• join规则：如果a操作执行b join 那么线程b中的任意操作happens-before于线程a从bjoin成功返回。