一、指令重排序
指令重排序（Instruction Reordering）是现代计算机为了提高指令执行效率而进行的一种优化技术，其具体过程是改变原有的程序指令执行顺序，从而提高程序的执行速度。
Java虚拟机在执行Java程序时，通常会先将Java源代码编译成字节码，再由JVM解释执行或者编译执行。在执行过程中，为了提高指令执行效率，JVM可能会采用指令重排序等一系列优化措施。
Java语言中的指令重排序分为三种：
- 编译器优化
编译器在生成目标代码时，可能会根据代码的结构和特性进行指令重排序。例如，将两个没有数据依赖关系的指令调换位置可能会减少其中一个指令的等待时间，提高程序的执行效率。但需要注意的是，编译器优化不会改变程序的语义，即优化后的程序与原始程序的行为应该是一致的。
- 处理器优化
处理器在执行指令时，可能会根据指令之间的依赖关系进行指令重排序。例如，在一个计算任务中，如果早期的指令会阻塞后续的指令，处理器可能会将后续的指令提前执行，从而减少等待时间，提高系统的运行效率。但需要注意的是，处理器优化也不会改变程序的语义，即优化后的程序与原始程序的行为应该是一致的。
- 内存系统优化
内存系统在操作内存时，可能会根据读写操作之间的依赖关系进行指令重排序。例如，在写入一个共享变量时，如果之前的读操作已经加载了该变量的值，则系统可以省略掉后续的读操作，直接将结果写入内存。但需要注意的是，内存系统优化可能会突破原始程序的限制，从而改变程序的行为。
为了避免出现指令重排序导致的线程安全问题，Java语言定义了一系列happens-before规则来限制编译器、处理器和内存系统对指令进行重排序。例如，在一个volatile变量的写操作之后，其后续的读操作必须是可见的，这样才能保证程序的正确性。在编写多线程程序时，我们需要遵守这些规则，并且尽量使用线程安全的代码结构来避免潜在的线程安全问题。
二、final域重排序规则
在Java中，为了提高程序执行效率，编译器、处理器和JIT编译器等可能会对代码进行指令重排序优化，而这往往会导致程序中的线程安全问题。
针对final域，它具有不可更改性，即值在对象创建时已经确定，不会再被修改。因此，在final域上的读写操作其实是一种特殊情况，编译器在进行指令重排序时需要遵循以下规则：
- 在构造函数内对一个final域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个变量，这两个操作之间不能重排序。
- 初次读一个包含final域的对象的引用，与随后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序。
- 对于final域，编译器会在写入时插入一个StoreStore屏障，当读取final域时会插入LoadLoad屏障，这些屏障可以防止编译器和处理器在处理final域时进行过度的指令重排序。
简单来说，就是在final域的写入、读取操作之间不能进行重排序，同时编译器和处理器会在操作final域时插入屏障，以保证线程安全。
以上规则只适用于final域，而不适用于普通的变量，因为普通变量的值可以在任何时候被修改，不存在不可更改性。
演示final域重排序的规则，以及如何保证final域的正确性和可见性：
public class FinalDemo {
private final int x; // final域
public FinalDemo(int y) {
x = y; // 必须在构造函数中初始化final域
// 其他初始化操作
}
public static void main(String[] args) {
final FinalDemo example = new FinalDemo(1); // 初始化包含final域的对象
Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000); // 休眠1s，模拟在构造函数执行过程中逸出
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(example.x); // 访问final域，能够看到初始化值1
}
});
Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
example.x = 2; // 尝试修改final域的值，编译错误，因为final域的值不能被更改
}
});
threadA.start(); // 启动线程A
threadB.start(); // 启动线程B，编译错误
}
}
在上面的示例代码中，我们定义了一个包含final域的类FinalDemo，实例化对象时必须在构造函数中对final域进行初始化。然后我们新建了两个线程，线程A通过final域的引用访问该对象时，能够看到final域在构造函数中的初始值；而线程B尝试对final域的值进行修改，会导致编译错误，从而保证了final域的不可变性和线程安全性。
