这篇文章给大家分享的是有关java指令重排现象两个阶段的示例分析的内容。小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,一起跟随小编过来看看吧。
解释型语言是在运行期间执行编译+运行动作,所以运行效率较编译型语言低。Java既可以作为解释型语言去用,也可以作为编译型语言。但是主流的做法是当成编译型语言在用。那Java在编译期做了指令重排优化吗?做了哪些优化?能不能让我看看?为了满足大家的好奇,安排。
这里先解释下编译期:像c/c++只有一个编译期,就是调用gcc命令将c/c++代码编译成汇编代码。
但是Java中有两个编译期:
1、调用javac命令将Java代码编译成Java字节码;
2、Unix派系平台上调用gcc命令将openjdk源码编译成汇编代码。
网上所有的文章都是在讲第一种,而且都是讲概念,以讹传讹。我这篇文章不仅两种都讲,还都用代码+图片的方式证明给你看。所以想学底层,不找一个靠谱的师傅是学不会学不明白的,因为第一你不知道这个知识点牵扯得有多深,第二两个观点摆在你面前,你不知道哪个对那个错。
这里我先把结论给大家吧:编译期间,Java中所谓的指令重排主要是说编译openjdk时的指令重排,将Java代码编译成Java字节码是没有做指令重排的。即你加不加volatile,生成的字节码文件是一样的。是不是颠覆了你对这块的认知呢!不信?看案例。
可能有人要问了,如果加不加volatile生成的字节码文件都一个样,那在运行的时候JVM是怎么知道的呢?类属性在JVM中存储的时候会有一个属性:Access flags。JVM在运行的时候就是通过该属性来判断操作的类属性有没有加volatile修饰,上图。
public class Test3 { public static /* volatile */ int found = 0; public static void main(String[] args) { new Thread(new Runnable() { public void run() { System.out.println("等基友送笔来..."); while (0 == found) { } System.out.println("笔来了,开始写字..."); } }, "我线程").start(); new Thread(new Runnable() { public void run() { try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("基友找到笔了,送过去..."); change(); } }, "基友线程").start(); } public static void change() { found = 1; } }
稍微解释下这段代码:有两个线程:我线程、基友线程。『我线程』通过死循环阻塞在那里等待『基友线程』找到笔送过来,然后开始写字。『基友线程』等待一会就去找笔,找到了就送过去。
可以发现加不加volatile,生成的字节码是一样的。
指令重排是编译器优化中的一种,编译openjdk是启用了O2级编译器优化,如图。
O2级优化做了哪些优化?比如优化无效代码、编译期完成简单运算、处理编译期屏障……那gcc有多少级优化?有兴趣的童鞋可以自行学习,百度搜索关键词:-O2。
优化无效代码,看图(我就不贴C++代码了)
不知道大家有没有听过一个词:CPU乱序执行。乱序执行是相对于顺序执行来说的。计算机刚被发明的时候都是顺序执行,后来为了提升CPU运行效率,升级成了乱序执行。
那为什么乱序执行就提高了运行效率呢?有兴趣的童鞋可以去研究下,关键词:指令流水线。
所以计算机这行,如果你觉得大学学的那些基础知识不重要,你看我的文章就明白有多重要。这行走到最后较量的就是这些东西,就是看谁研究得更深入更底层更明了。
因为现在的CPU都是采用乱序执行,这样在运行程序的过程中就带来了指令重排的现象。这是在运行期,在CPU内部发生的,我就没办法证明给你看了。但就算是乱序执行提高了效率,那也不能改变我程序的意愿,这就引出了一个概念:as-if-serial。
何谓as-if-serial呢?简单的说就是不管你在编译期或者在运行期怎么做指令重排,单线程环境下程序的执行结果不能改变。说白了这是指令重排的底线,是必须遵守的规范。那如何保证呢?这就引出了另外两个难以理解的知识点:happens-before、内存屏障。
happens-before是做什么的呢?简单的说就是告诉写JVM的人,你写JVM的时候要遵循这几条规则,这几条规则是你JVM默认要做到的,而不用程序猿在写代码的时候需要去想去做控制。比如对象的初始化动作一定要先于finalize方法执行前完成。其他几个规则我就不细说了,都很好理解,童鞋们自行去学习下。
有些流程的顺序是可以提前知晓并确定下来,但有些流程的顺序是无法提前知晓的,比如你公司的业务,写JVM的人肯定不知道,所以依然需要程序猿根据业务需要来控制,那从JVM层面来说,我给你提供机制。内存屏障就是这种机制中的一种,其他的还有各种锁。
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