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来源：blog.csdn.net/Hellowenpan/article/details/117750543
  • I）、指令重排序
    • 1、问题描述
    • 2、DCL代码字节码分析指令重排序问题
  • II）、有序性
    • 1、代码示例

I）、指令重排序

1、问题描述

首先一定要明确：指令重排序和有序性是不一样的。这一点非常重要。
我们经常都会这么说：
  • volatile能保证内存可见性、禁止指令重排序但是不能保证原子性。
  • synchronized能保证原子性、可见性和有序性。
注意：这里的有序性并不是代表能禁止指令重排序。
举个例子：
在双重检查的单例模式中，既然已经加了synchronized为什么还需要volatile去修饰变量呢？如果synchronized能禁止指令重排，那么完全可以不用要volatile。

2、DCL代码字节码分析指令重排序问题

首先需要知道的知识点：Object obj = new Object();这句代码并不是一个原子操作，他分为三步：
  • 在内存申请一片空间，new 出一个对象
  • 调用new出的这个对象的构造方法
  • 将这个对象的引用赋值给obj
a)、DCL双重检查代码
public class MySingleton {


    private static MySingleton INSTANCE;


    private 
MySingleton
() {

    }


    public static MySingleton 
getInstance
() {

if
 (INSTANCE == null) {

            synchronized (MySingleton.class) {

if
 (INSTANCE == null) {

                    INSTANCE = new MySingleton();

                }

            }

        }

return
 INSTANCE;

    }

}

b)、字节码如下
图片
从字节码中可以看到，new MySingleton();这句代码对应了17、20、21、24这四行字节码（20行是一个引用的拷贝，可以忽略）。
  • 首先在17行在内存中开辟一块空间创建一个MySingleton对象。
  • 然后在21行调用该对象的构造方法。
  • 然后在24行将该对象的引用赋值给静态变量INSTANCE。
以上是我们期望的执行顺序，我们希望每个线程都按照该顺序去执行指令（这就是禁止指令重排序）。但是由于计算机为了提高运行效率，会将我们的指令顺序进行优化重排（比如上面的顺序可能会优化重排为：17、24、21）
指令重排序带来的问题
  • 我们的计算机为了提升效率，会将我们的代码顺序做一些优化，比如在t1线程中的执行顺序是 17、24、21，在t2线程中执行的顺序是17、21、24 （在单个线程中不管是那种执行顺序都不会有问题）。
  • 当t1线程获取到锁执行对象创建的时候，先执行了24行，将该对象的引用赋值给了静态变量INSTANCE（此时对象还没调用构造方法，该对象还不是一个完整的对象）。
  • 此时t2线程开始运行了，当t2线程执行到if (INSTANCE == null)(第16行代码)语句的时候，t2线程发现INSTANCE不为空，此时t2线程直接返回INSTANCE对象。但是此时该对象还是一个不完整的对象，在t2线程使用该对象的时候就会出现问题。
所以说指令重排序在单线程中是不会有任何问题的，但是一旦涉及到多线程的情况，那么指令重排序可能会带来意想不到的结果。

II）、有序性

那么既然synchronized不能禁止指令重排序，那么他保证的有序性是什么有序呢？
它的本质是让多个线程在调用synchronized修饰的方法时，由并行（并发）变成串行调用，谁获得锁谁执行。

1、代码示例

t1、t2两个线程都需要去获取单例对象，然后调用test方法，并且test方法是加了同步锁的方法。
public class MySingleton {


    private static MySingleton INSTANCE;


    private 
MySingleton
() {

    }


    public static MySingleton 
getInstance
() {

if
 (INSTANCE == null) {

            synchronized (MySingleton.class) {

if
 (INSTANCE == null) {

                    INSTANCE = new MySingleton();

                }

            }

        }

return
 INSTANCE;

    }


    public static void 
test
(final MySingleton singleton) {

        synchronized (MySingleton.class) {

            System.out.println(singleton);

        }

    }

}

测试代码
public class MySingletonTest {

  // 可以看到两个线程都需要去获取单例对象，然后调用
test
方法，并且
test
方法是加了同步锁的方法

    public static void main(final String[] args) {

        new Thread(() -> {

            MySingleton instance = MySingleton.getInstance();

            MySingleton.test(instance);

        }, 
"t1"
).start();

        new Thread(() -> {

            MySingleton instance = MySingleton.getInstance();

            MySingleton.test(instance);

        }, 
"t2"
).start();

    }

}

即使是t2线程获得了未调用构造函数的对象，那么在t2线程中再去调用MySingleton.test(instance);方法的时候，也并不会出现任何问题，因为使用了同步锁，每个一加锁执行的方法都变成了串行，将并发执行变成了串行，当t2线程获取到锁然后执行的时候，t1早已经释放了锁，此时instance也已经早就被实例化好了。所以不会出现问题。
所以synchronized保证顺序性是指的将并发执行变成了串行，但并不能保证内部指令重排序问题。
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