java并发编程（七）

java多线程编程(七)

  重排序对多线程的影响

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这一节，看一下重排序对多线程的影响。

示例代码：

class ReorderExample{
    int a=0；
    boolean flag = false;
    public void writer(){
        a=1;        //1
        flag=true;  //2
    }
    public void reader(){
        if(flag){       //3
            int i= a*a; //4
            ......
        }
    }
}

flag 变量是个标记，用来标记变量a是否已被写入。这里假设有两个线程A和B，A首先执行writer（）
方法。随后B线程接着执行reader()方法。线程B在执行操作4时，能否看到线程A在操作1对共享变量a
的写入呢？
答案是：不一定能看到。

由于操作1和操作2没有数据依赖关系，编译器编译器和处理器可以对这两个操作重排序；
同样，操作3和操作4没有数据依赖关系，编译器和处理器也可以对这两个操作重排序。
让我们先来看看，当操作1和操作2重排序时，可能会产生什么效果？请看下面的程序执行时序图，如图所示。

程序执行时序图.png

如图所示，操作1和操作2做了重排序。程序执行时，线程A首先写标记变量flag，随后线
程B读这个变量。由于条件判断为真，线程B将读取变量a。此时，变量a还没有被线程A写入，在
这里多线程程序的语义被重排序破坏了！

下面再让我们看看，当操作3和操作4重排序时会产生什么效果（借助这个重排序，可以顺
便说明控制依赖性）。下面是操作3和操作4重排序后，程序执行的时序图，如图所示

程序执行时序图 1.png

 在程序中，操作3和操作4存在控制依赖关系。当代码中存在控制依赖性时，会影响指令序
列执行的并行度。为此，编译器和处理器会采用猜测（Speculation）执行来克服控制相关性对并
行度的影响。以处理器的猜测执行为例，执行线程B的处理器可以提前读取并计算a*a，然后把
计算结果临时保存到一个名为重排序缓冲（Reorder Buffer，ROB）的硬件缓存中。当操作3的条
件判断为真时，就把该计算结果写入变量i中。

从图2中我们可以看出，猜测执行实质上对操作3和4做了重排序。重排序在这里破坏了
多线程程序的语义！

在单线程程序中，对存在控制依赖的操作重排序，不会改变执行结果（这也是as-if-serial
语义允许对存在控制依赖的操作做重排序的原因）；但在多线程程序中，对存在控制依赖的操
作重排序，可能会改变程序的执行结果。