之前看過jvm本書，好多東西都還沒有理解透，今天發現了重排序，有必要去網上找點資料來說說，放在自己的部落格中，好**。自己也加深印象。雖然不經常使用。但是概念還是必須要有的澀。
我自己記得，就是按照順序的執行動作，最近忙起來，沒有複習這個東西啦，要學習的東西還有很多啦。
重排序通常是編譯器或執行時環境為了優化程式效能而採取的對指令進行重新排序執行的一種手段。重排序分為兩類：編譯期重排序和執行期重排序，分別對應編譯時和執行時環境。
在併發程式中，程式設計師會特別關注不同程序或執行緒之間的資料同步，特別是多個執行緒同時修改同一變數時，必須採取可靠的同步或其它措施保障資料被正確地修改，這裡的一條重要原則是：不要假設指令執行的順序，你無法預知不同執行緒之間的指令會以何種順序執行。
但是在單執行緒程式中，通常我們容易假設指令是順序執行的，否則可以想象程式會發生什麼可怕的變化。理想的模型是：各種指令執行的順序是唯一且有序的，這個順序就是它們被編寫在**中的順序，與處理器或其它因素無關，這種模型被稱作順序一致性模型，也是基於馮·諾依曼體系的模型。當然，這種假設本身是合理的，在實踐中也鮮有異常發生，但事實上，沒有哪個現代多處理器架構會採用這種模型，因為它是在是太低效了。而在編譯優化和cpu流水線中，幾乎都涉及到指令重排序。
編譯期重排序的典型就是通過調整指令順序，在不改變程式語義的前提下，盡可能減少暫存器的讀取、儲存次數，充分復用暫存器的儲存值。
假設第一條指令計算乙個值賦給變數a並存放在暫存器中，第二條指令與a無關但需要占用暫存器（假設它將占用a所在的那個暫存器），第三條指令使用a的值且與第二條指令無關。那麼如果按照順序一致性模型，a在第一條指令執行過後被放入暫存器，在第二條指令執行時a不再存在，第三條指令執行時a重新被讀入暫存器，而這個過程中，a的值沒有發生變化。通常編譯器都會交換第二和第三條指令的位置，這樣第一條指令結束時a存在於暫存器中，接下來可以直接從暫存器中讀取a的值，降低了重複讀取的開銷。
現代cpu幾乎都採用流水線機制加快指令的處理速度，一般來說，一條指令需要若干個cpu時鐘週期處理，而通過流水線並行執行，可以在同等的時鐘週期內執行若干條指令，具體做法簡單地說就是把指令分為不同的執行週期，例如讀取、定址、解析、執行等步驟，並放在不同的元件中處理，同時在執行單元eu中，功能單元被分為不同的元件，例如加法元件、乘法元件、載入元件、儲存元件等，可以進一步實現不同的計算並行執行。
流水線架構決定了指令應該被並行執行，而不是在順序化模型中所認為的那樣。重排序有利於充分使用流水線，進而達到超標量的效果。
儘管指令在執行時並不一定按照我們所編寫的順序執行，但毋庸置疑的是，在單執行緒環境下，指令執行的最終效果應當與其在順序執行下的效果一致，否則這種優化便會失去意義。
通常無論是在編譯期還是執行期進行的指令重排序，都會滿足上面的原則。
volatile關鍵字可以保證變數的可見性，因為對volatile的操作都在main memory中，而main memory是被所有執行緒所共享的，這裡的代價就是犧牲了效能，無法利用暫存器或cache，因為它們都不是全域性的，無法保證可見性，可能產生髒讀。
volatile還有乙個作用就是區域性阻止重排序的發生，對volatile變數的操作指令都不會被重排序，因為如果重排序，又可能產生可見性問題。
在保證可見性方面，鎖（包括顯式鎖、物件鎖）以及對原子變數的讀寫都可以確保變數的可見性。但是實現方式略有不同，例如同步鎖保證得到鎖時從記憶體裡重新讀入資料重新整理快取，釋放鎖時將資料寫回記憶體以保資料可見，而volatile變數乾脆都是讀寫記憶體。
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