重排

内存屏障

内存屏障种类

编译器和处理器必须同时遵守重排规则。多核处理器需使用内存屏障指令来确保一致性。即使编译器优化掉了一个字段访问（因为一个读入的值未被使用），需要产生内存屏障，就像这个访问仍然需要保护。（可参考下面的优化掉内存屏障的章节）。

内存屏障指令仅直接控制CPU与其缓存之间，与垃圾回收机制中“写屏障（write barriers）”无关。

一、重排序

编译器或者CPU的代码的结构重排排序，达到最佳效果。

（1）编译器重排

CPU只读一次的x和y值。不需反复读取寄存器来交替x和y值。

（2）处理器重排

写缓存区没有及时刷新，使得处理器执行的读写操作与内存上顺序不一致。

处理器A读b=0，处理器B读a=0。A1写a=1先写到处理器A的写缓存区中，此时内存中a=0。如果这时处理器B从内存中读a，读到的将是0。

可能会出现x,y都是0。

二、内存屏障

为了解决上述问题，处理器提供内存屏障指令（Memory Barrier）：

写内存屏障（Store Memory Barrier）：处理器将存储缓存值写回主存（阻塞方式）。

读内存屏障（Load Memory Barrier）：处理器，处理失效队列（阻塞方式）。

保证两个操作之间数据的可见性。

volatile读前插读屏障，写后加写屏障，避免CPU重排导致的问题，实现多线程之间数据的可见性。

三、内存屏障的种类

StoreLoad开销最大。万能屏障，兼具其它三种内存屏障功能。执行时，处理器通常要把写缓冲区中的数据全部刷新的内存中

对于处理器来说，内存屏障会导致cpu缓存的刷新，刷新时，会遵循缓存一致性协议。

lock：解锁时，jvm会强制刷新cpu缓存，导致当前线程更改，对其他线程可见。

volatile：标记volatile的字段，在写操作时，会强制刷新cpu缓存，标记volatile的字段，每次读取都是直接读内存。

final：即时编译器在final写操作后，会插入内存屏障，来禁止重排序，保证可见性