（一）什么是指令重排序

为了使处理器外部的运算单元能尽量被充分利用，处理器可能会对输出的代码进行乱序执行优化，处理器会在计算之后将乱序执行的后果重组，并确保这一后果和程序执行后果是统一的，然而这个过程并不保障各个语句计算的先后顺序和输出代码中的程序统一。这就是指令重排序。

简略来说，就是指你在程序中写的代码，在执行时并不一定依照写的程序。

在Java中，JVM可能依据处理器个性（CPU多级缓存零碎、多核处理器等）适当对机器指令进行重排序，最大限度施展机器性能。

Java中的指令重排序有两次，第一次产生在将字节码编译成机器码的阶段，第二次产生在CPU执行的时候，也会适当对指令进行重排。

（二）复现指令重排序

光靠说不容易看出景象，上面来看一段代码，这段代码网上呈现好屡次了，但的确很能复现出指令重排序。我把解释放在代码前面。

public class VolatileReOrderSample {    //定义四个动态变量    private static int x=0,y=0;    private static int a=0,b=0;    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        int i=0;        while (true){            i++;            x=0;y=0;a=0;b=0;            //开两个线程，第一个线程执行a=1;x=b;第二个线程执行b=1;y=a            Thread thread1=new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    //线程1会比线程2先执行，因而用nanoTime让线程1期待线程2 0.01毫秒                    shortWait(10000);                    a=1;                    x=b;                }            });            Thread thread2=new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    b=1;                    y=a;                }            });            thread1.start();            thread2.start();            thread1.join();            thread2.join();            //等两个线程都执行结束后拼接后果            String result="第"+i+"次执行x="+x+"y="+y;            //如果x=0且y=0，则跳出循环            if (x==0&&y==0){                System.out.println(result);                break;            }else{                System.out.println(result);            }        }    }    //期待interval纳秒    private static void shortWait(long interval) {        long start=System.nanoTime();        long end;        do {            end=System.nanoTime();        }while (start+interval>=end);    }}

这段代码尽管看着长，其实很简略，定义四个动态变量x,y,a,b，每次循环时让他们都等于0，接着用两个线程，第一个线程执行a=1;x=b;第二个线程执行b=1;y=a。

这段程序有几个后果呢？从逻辑上来讲，应该有3个后果：

当第一个线程执行到a=1的时候，第二个线程执行到了b=1，最初x=1，y=1；

当第一个线程执行完，第二个线程才刚开始，最初x=0，y=1；

当第二个线程执行完，第一个线程才开始，最初x=1，y=0；

实践上无论怎么样都不可能x=0,y=0;

然而当程序执行到几万次之后，居然呈现了00的后果：

这就是因为指令被重排序了，x=b先于a=1执行，y=a先于b=1执行。

（三）通过什么形式禁止指令重排序？

Volatile通过内存屏障能够禁止指令重排序，内存屏障是一个CPU的指令，它能够保障特定操作的执行程序。

内存屏障分为四种：

StoreStore屏障、StoreLoad屏障、LoadLoad屏障、LoadStore屏障。

JMM针对编译器制订了Volatile重排序的规定：

光看这些实践可能不容易懂，上面我就用艰深的话语来解释一下：

首先是对四种内存屏障的了解，Store相当于是写屏障，Load相当于是读屏障。

比方有两行代码，a=1；x=2；并且我把x润饰为volatile。

执行a=1时，它相当于执行了一次一般的写操作；

执行x=2时，它相当于执行了一次volatile的写操作；

因而在这两行命令之间，就会插入一个StoreStore屏障（后面是写前面也是写），这就是内存屏障。

再让咱们看表，如果第一个操作是一般写，第二个操作是volatile写，那么表格中对应的值就是NO，禁止重排序。这就是Volatile进行指令重排序的原理。

当初，咱们只须要把下面代码的x和y用volatile润饰，就不会产生指令重排序了（如果你能通过表推一遍逻辑，你就能懂了）。