一、编译器和处理器常常会对指令做重排
计算机在执⾏程序时，为了提⾼性能，编译器和处理器常常会对指令做重排，⼀般分以下三种：
- 单线程环境⾥⾯确保程序最终执⾏结果和代码顺序执⾏的结果⼀致；
- 处理器在进⾏重排序时必须要考虑指令之间的数据依赖性；
- 多线程环境中线程交替执⾏，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使⽤的变量能否保证⼀致 性是⽆法确定的，结果⽆法预测。
volatile可以保证有序性，也就是防⽌指令重排序。
所谓指令重排序，就是出于优化考虑，CPU执⾏指令的顺序跟程序员⾃⼰编写的顺序不⼀致。就好⽐⼀ 份试卷，题号是⽼师规定的，是程序员规定的，但是考⽣（CPU）可以先做选择，也可以先做填空。
int x = 11; //语句1
int y = 12; //语句2
x = x + 5; //语句3
y = x * x; //语句4以上例⼦，可能出现的执⾏顺序有1234、2134、1342，这三个都没有问题，最终结果都是x = 16， y=256。
但是如果是4开头，就有问题了，y=0。
这个时候就不需要指令重排序。
观看下⾯代码，在多线程场景下，说出最终值a的结果是多少？ 5或者6
我们采⽤ volatile 可实现禁⽌指令重排优化，从⽽避免多线程环境下程序出现乱序执⾏的现象
package thread;
public class ResortSeqDemo {
int a=0;
boolean flag=false;
/*
多线程下flag=true可能先执⾏，还没⾛到a=1就被挂起。
其它线程进⼊method02的判断，修改a的值=5，⽽不是6。
*/
public void method01(){
// 下面两条指令的执行顺序可能是颠倒的
a=1;
flag=true;
}
public void method02(){
if (flag){
a+=5;
System.out.println("*****最终值a: " + a);
}
}
public static void main(String[] args) {
ResortSeqDemo resortSeq = new ResortSeqDemo();
new Thread(()->{
resortSeq.method01();
},"ThreadA").start();
new Thread(()->{
resortSeq.method02();
},"ThreadB").start();
}
}
package thread;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ResortSeqDemo2 {
int a=0;
boolean flag=false;
/*
多线程下flag=true可能先执⾏，还没⾛到a=1就被挂起。
其它线程进⼊method02的判断，修改a的值=5，⽽不是6。
*/
public void method01(){
flag=true;
try{
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
}
catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
a=1;
}
public void method02(){
if (flag){
a+=5;
System.out.println("*****最终值a: " + a);
}
}
public static void main(String[] args) {
ResortSeqDemo2 resortSeq = new ResortSeqDemo2();
new Thread(()->{
resortSeq.method01();
},"ThreadA").start();
new Thread(()->{
resortSeq.method02();
},"ThreadB").start();
}
}
package thread;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ResortSeqDemo3 {
volatile int a=0;
boolean flag=false;
/*
多线程下flag=true可能先执⾏，还没⾛到a=1就被 挂起。
其它线程进⼊method02的判断，修改a的值=5，⽽不是6。
*/
public void method01(){
flag=true;
// code1
// code2
try{
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
}
catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
// volatile变量之前的代码都可以重组，以上代码执行完，才会执行a=1
a=1;
// volatile变量之后的代码都可以重组，a=1执行完，才会执行下面的代码
// code3
// code4
}
public void method02(){
if (flag){
a+=5;
System.out.println("*****最终值a: " + a);
}
}
public static void main(String[] args) {
ResortSeqDemo3 resortSeq = new ResortSeqDemo3();
new Thread(()->{
resortSeq.method01();
},"ThreadA").start();
new Thread(()->{
resortSeq.method02();
},"ThreadB").start();
}
}
二、为什么volatile 可实现禁⽌指令重排优化，从⽽避免多线程环境下程序出现乱序执 ⾏的现象？
说说它的原理
我们先来了解⼀个概念，内存屏障（Memory Barrier）⼜称内存栅栏，是⼀个CPU指令，volatile底层 就是⽤CPU的内存屏障（Memory Barrier）指令来实现的，它有两个作⽤
- ⼀个是保证特定操作的顺序性
- ⼆是保证变量的可⻅性。
由于编译器和处理器都能够执⾏指令重排优化。
所以，如果在指令间插⼊⼀条Memory Barrier则会告诉编译器和CPU，不管什么指令都不能和这条Memory Barrier指令重排序，也就是说通过插⼊内存屏障 可以禁⽌在内存屏障前后的指令进⾏重排序优化。
内存屏障另外⼀个作⽤是强制刷出各种CPU的缓存数 据，因此任何CPU上的线程都能读到这些数据的最新版本。
