Java内存模型之重排序

2024-01-14 12:12
文章标签 java 内存 模型 排序 之重

本文主要是介绍Java内存模型之重排序,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 1.什么是重排序
  • 2.重排序的好处
  • 3.重排序的三种情况
  • 4.用volatile修正重排序问题

1.什么是重排序

首先来看一个代码案例,尝试分析一下 x 和 y 的运行结果。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;/*** 演示重排序的现象,直到达到某个条件才停止,测试小概率事件*/
public class OutOfOrderExecution {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;CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);Thread one = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {latch.countDown();latch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}a = 1;x = b;}});Thread two = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {latch.countDown();latch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}b = 1;y = a;}});two.start();one.start();latch.countDown();one.join();two.join();String result = "第" + i + "次 (x = " + x + ", y = " + y + ")";if (x == 0 && y == 0) {System.out.println(result);break;} else {System.out.println(result);}}}
}

经过分析可知,线程 one 的第 33 行和第 34 行和线程 two 的第 47 行和第 48 行是核心代码,这 4 行代码的执行顺序决定了最终 x 和 y 的结果。

根据大多数人对多线程的认知,在线程 one 内部,第 33 行和第 34 行代码的执行顺序是不会改变的,即 a=1 会在 x=b 前执行;在线程 two 内部,第 47 行和第 48 行代码的执行顺序是不会改变的,即 b=1 会在 y=a 前执行。在此前提下,x 和 y 的最终结果一共有 3 种情况:

  • 最终结果是 x=0, y=1,可能的执行顺序是 a=1; x=b; b=1; y=a;
  • 最终结果是 x=1, y=0,可能的执行顺序是 b=1; y=a; a=1; x=b;
  • 最终结果是 x=1, y=1,可能的执行顺序是 b=1; a=1; x=b; y=a;

然而,在实际运行过程中,会出现 x=0, y=0 的结果,这是因为重排序发生了,其中一种可能的代码执行顺序是 y=a; a=1; x=b; b=1;

在这里插入图片描述

至此,便可解答一个问题:什么是重排序?

在线程内部的两行代码的实际执行顺序和代码在Java文件中的顺序不一致,代码指令并不是严格按照代码语句顺序执行的,它们的顺序被改变了,这就是重排序。

2.重排序的好处

对比下面重排序前后的指令优化,我们可以发现,重排序的好处是可以提高处理速度。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.重排序的三种情况

  • 编译器优化:包括JVM,JIT编译器等。
  • CPU指令重排:就算编译器不发生重排,CPU也可能对指令进行重排。
  • 内存的“重排序”:线程 A 的修改线程 B 却看不到,引出可见性问题。

4.用volatile修正重排序问题

使用 volatile 关键字修正上面的 OutOfOrderExecution 类,加了 volatile 后,就不会出现 (x=0, y=0) 的情况了。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;/*** 使用volatile关键字修正重排序问题*/
public class OutOfOrderExecution {private volatile static int x = 0, y = 0;private volatile 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;CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);Thread one = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {latch.countDown();latch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}a = 1;x = b;}});Thread two = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {latch.countDown();latch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}b = 1;y = a;}});two.start();one.start();latch.countDown();one.join();two.join();String result = "第" + i + "次 (x = " + x + ", y = " + y + ")";if (x == 0 && y == 0) {System.out.println(result);break;} else {System.out.println(result);}}}
}

这篇关于Java内存模型之重排序的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/605118

相关文章

Spring Security常见问题及解决方案

《SpringSecurity常见问题及解决方案》SpringSecurity是Spring生态的安全框架,提供认证、授权及攻击防护,支持JWT、OAuth2集成,适用于保护Spring应用,需配置... 目录Spring Security 简介Spring Security 核心概念1. ​Securit

SpringBoot+EasyPOI轻松实现Excel和Word导出PDF

《SpringBoot+EasyPOI轻松实现Excel和Word导出PDF》在企业级开发中,将Excel和Word文档导出为PDF是常见需求,本文将结合​​EasyPOI和​​Aspose系列工具实... 目录一、环境准备与依赖配置1.1 方案选型1.2 依赖配置(商业库方案)二、Excel 导出 PDF

SpringBoot改造MCP服务器的详细说明(StreamableHTTP 类型)

《SpringBoot改造MCP服务器的详细说明(StreamableHTTP类型)》本文介绍了SpringBoot如何实现MCPStreamableHTTP服务器,并且使用CherryStudio... 目录SpringBoot改造MCP服务器(StreamableHTTP)1 项目说明2 使用说明2.1

spring中的@MapperScan注解属性解析

《spring中的@MapperScan注解属性解析》@MapperScan是Spring集成MyBatis时自动扫描Mapper接口的注解,简化配置并支持多数据源,通过属性控制扫描路径和过滤条件,利... 目录一、核心功能与作用二、注解属性解析三、底层实现原理四、使用场景与最佳实践五、注意事项与常见问题六

Spring的RedisTemplate的json反序列泛型丢失问题解决

《Spring的RedisTemplate的json反序列泛型丢失问题解决》本文主要介绍了SpringRedisTemplate中使用JSON序列化时泛型信息丢失的问题及其提出三种解决方案,可以根据性... 目录背景解决方案方案一方案二方案三总结背景在使用RedisTemplate操作redis时我们针对

Java中Arrays类和Collections类常用方法示例详解

《Java中Arrays类和Collections类常用方法示例详解》本文总结了Java中Arrays和Collections类的常用方法,涵盖数组填充、排序、搜索、复制、列表转换等操作,帮助开发者高... 目录Arrays.fill()相关用法Arrays.toString()Arrays.sort()A

Spring Boot Maven 插件如何构建可执行 JAR 的核心配置

《SpringBootMaven插件如何构建可执行JAR的核心配置》SpringBoot核心Maven插件,用于生成可执行JAR/WAR,内置服务器简化部署,支持热部署、多环境配置及依赖管理... 目录前言一、插件的核心功能与目标1.1 插件的定位1.2 插件的 Goals(目标)1.3 插件定位1.4 核

如何使用Lombok进行spring 注入

《如何使用Lombok进行spring注入》本文介绍如何用Lombok简化Spring注入,推荐优先使用setter注入,通过注解自动生成getter/setter及构造器,减少冗余代码,提升开发效... Lombok为了开发环境简化代码,好处不用多说。spring 注入方式为2种,构造器注入和setter

使用zip4j实现Java中的ZIP文件加密压缩的操作方法

《使用zip4j实现Java中的ZIP文件加密压缩的操作方法》本文介绍如何通过Maven集成zip4j1.3.2库创建带密码保护的ZIP文件,涵盖依赖配置、代码示例及加密原理,确保数据安全性,感兴趣的... 目录1. zip4j库介绍和版本1.1 zip4j库概述1.2 zip4j的版本演变1.3 zip4

Java堆转储文件之1.6G大文件处理完整指南

《Java堆转储文件之1.6G大文件处理完整指南》堆转储文件是优化、分析内存消耗的重要工具,:本文主要介绍Java堆转储文件之1.6G大文件处理的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可... 目录前言文件为什么这么大?如何处理这个文件?分析文件内容(推荐)删除文件(如果不需要)查看错误来源如何避