关于指令重排现象的两个阶段详解
作者:子牙_公号硬核子牙 发布时间:2024-01-05 04:01:04
那什么时候会产生指令重排现象呢?两个阶段:1、编译期;2、运行期。
编译期指令重排
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。
1、上神秘代码
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 * 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(" * 找到笔了,送过去...");
change();
}
}, " * 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、 * 线程。『我线程』通过死循环阻塞在那里等待『 * 线程』找到笔送过来,然后开始写字。『 * 线程』等待一会就去找笔,找到了就送过去。
2、编译成Java字节码(没加volatile)
3、编译成Java字节码(加了volatile)
可以发现加不加volatile,生成的字节码是一样的。
4、编译器优化
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)
运行期指令重排
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。关于内存屏障,我之前已经写了一篇文章深入讲解了这块,有兴趣的同学可以去看看,传送门 内存屏障由来及实现思路
来源:https://heapdump.cn/article/3291930
猜你喜欢
- 在前面的章节中,我们讨论了Series的计算方法与Pandas的自动对齐功能。不光是Series,DataFrame也是支持运算的,而且还是
- 1、Pylint是什么pylint是一个Python源代码中查找bug的工具,能找出错误,和代码规范的运行。也就是你的代码有Error错误的
- 译文原文:http://blog.benhuoer.com/2009/04/10-simple-and-impressive-design-
- 本文实例为大家分享了python实现定时发送邮件到指定邮箱的具体代码,供大家参考,具体内容如下整个链路:传感器采集端采集数据,边缘端上传数据
- 相信很多学编程的人都对Vlookup函数不陌生,一些在excel中不方便处理的大量数据,用Python就可以轻松解决。下面介绍openpyx
- wxPython是Python语言的一套优秀的GUI图形库。允许Python程序员很方便的创建完整的、功能键全的GUI用户界面。wxPyth
- 一、JSP EL语言定义 E L(Expression
- 问题你需要将一个Python对象序列化为一个字节流,以便将它保存到一个文件、存储到数据库或者通过网络传输它。解决方案对于序列化最普遍的做法就
- HTML 的空白符处理规则HTML 中的“空白符”包括空格 (space)、制表符 (tab)、换行符 (CR/LF) 三种。我们知道,在默
- 踩坑记录:用pandas来做csv的缺失值处理时候发现奇怪BUG,就是excel打开csv文件,明明有的格子没有任何东西,当然,我就想到用p
- 本文实例讲述了Python 使用元类type创建类对象。分享给大家供大家参考,具体如下:type("123") 可以查看
- 【需求背景】有时候我们要对比两份配置文件是不是一样,或者比较两个文本是否异样,可以使用linux命令行工具diff a_file b_fil
- 本文实例讲述了Python实现获取磁盘剩余空间的2种方法。分享给大家供大家参考,具体如下:方法1:import ctypesimport o
- 1、存储过程基本语法: create procedure sp_name() begin ...... end; 2、如何调用: call
- 主程序mainaddfunc.pyfrom flask import Flask, render_template, request, ur
- 我们先来看一个例子:#encoding=utf-8 # #by panda #桥接模式 def printInfo(info): &nbs
- 前言在做项目中,网站前台或者后台有些数据需要在多个视图页面使用,例如用户基本信息数据,菜单展示数据。首先想到的是在每个控制器里传入这些需要的
- 年前接到QCon的邀请,颇感意外。在我的印象里,QCon大会是后端开发工程师和架构师的技术大会。后来去QCon大会的官网搜索了下,发现原来Q
- 1、说明tqdm是一个方便且易于扩展的Python进度条,可以在python执行长循环时在命令行界面实时地显示一个进度提示信息,包括执行进度
- 这个语法是用来代替传统的try...finally语法的。 with EXPRESSION [ as VARIABLE] WITH-BLOC