系列文章目录

多核cpu怎么保证数据一致性（一）为什么要做指令重排序？
多核cpu怎么保证数据一致性（二）cpu为什么要用高速缓存？L1,L2,L3 cache
多核cpu怎么保证数据一致性（三）MESI缓存一致性协议
多核cpu怎么保证数据一致性（四）volatile关键字、happens-before原则、内存屏障

前言

其实一直想写一篇关于cpu的指令运算与java代码相结合的文章，今天，它来了，本文主要介绍java的指令怎么在最高的运用电脑cpu性能的情况下保证正确的执行，会涉及到指令重排序、happens-before、内存屏障等知识点，由于知识点较多，会分为几篇文章去讲

一、什么是指令重排序

1、示例1-1：

        int a = 1;
        int b = 2;
        a=a+1;
        b=b+1;

可能会被优化成如下顺序：

        int a = 1;
        a=a+1;
        int b = 2;
        b=b+1;

我们会发现指令的顺序变了，但是执行结果不会变。

二、为什么要做指令重排序

其实做指令重排序的目的，你肯定猜得到肯定是为提升性能么。
但是具体的原理是什么呢？
其实这跟cpu相关，在cpu中，处理一个指令，例如“b=a+1”,是包含一系列工序的，如下所示：

流程就是：把数据取出放到寄存器上->执行指令->把结果存下来
这里面有十几个流程，而cpu呢，同一时间只能执行一个流程，无法并发执行，举例如下：

        a=a+1;
        b=b+1;

单个cpu在取a的值的时候，无法并行取b的值，在a的取指指令完成，执行下一步“执行”指令的时候，才能去取b的值，就是cpu同一时间只能执行一道工序，无法并发执行。
此时你可能想把“a=a+1”执行完了，再执行"b=b+1"不就行了么，如果这样的话，一个执行执行要花十几道工序，在执行其中一道工序的时候，其他工序都空着，是很浪费的，其实在a的取指指令执行完成，就可以执行b的取指指令了（注意：现在cpu一个取指都会分3-4道工序，其实取指的第一道工序执行完进入第二道工序，就可以执行下一条指令的第一道工序了，这里为了方便你的理解，所以做了简化说明，我认为理解到这个程度就够了，说明你已经理解了原理，在深入也没有必要）。

上面的例子中，最大化地利用了cpu，但是你看看下面这个问题，还能不能按照上面说的原理进行呢？

        a=a+1;
        x = a+2;
        b=b+1;

此时“x=a+2”，下条指令的参数用到了上条指令的结果，这时候就要等到第一条指令完全执行完才能执行第二条了吧。否则a=a+1的结果没出来啊。此时你发现"b=b+1",这第三条指令跟前面没有关系啊，那是不是可以先执行第三条呢，否则，cpu一直空着，这多么浪费资源啊。对，这样就产生了指令重排序。

三、重排序的原则

上面我们说了指令重排序，那么指令重排序一定要有一定的原则吧：
核心原则就是：不管怎么进行指令重排序，单线程内程序的执行结果不能被改变。
在java中还有一个happens-before原则，下一节，我们就聊聊happens-before原则和其实现原理

总结

我们在上文中，用代码示例展示了

• 什么是重排序，
  就是把指令不按照代码看上去的顺序执行，但是对结果没有影响
• 为什么要做指令重排序：为了提升cpu的性能和利用率
• 重排序的基本原则：不管怎么进行指令重排序，单线程内程序的执行结果不能被改变。

其实我一直认为，工欲善其事，必先利其器，在工具的使用上，我准备了专栏《java开发工具》，如果你感兴趣可以来看看

最后

以上就是温暖歌曲为你收集整理的多核cpu怎么保证数据一致性（一）为什么要做指令重排序？系列文章目录前言一、什么是指令重排序二、为什么要做指令重排序三、重排序的原则总结的全部内容，希望文章能够帮你解决多核cpu怎么保证数据一致性（一）为什么要做指令重排序？系列文章目录前言一、什么是指令重排序二、为什么要做指令重排序三、重排序的原则总结所遇到的程序开发问题。

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