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一、背景
为了性能，编译时和运行时都会有重排序，造成指令执行顺序变了，宏观上从这3点了解重排序：
- 线程内有序：如果再本线程内观察，所有的操作都是有序的，即线程内表现为串行的语义（Within Thread As-If-Serial Semantics）。
- 线程间无序：如果再一个线程中观察另一个线程，所有的操作都是无序的，即 指指令重排序现象和工作内存与主内存同步延迟现象。
- 总会有重排序：指令重排序在任何时候都有可能发生，与是否为多线程无关，之所以在单线程下感觉没有发生重排序，是因为线程内表现为串行的语义的存在。
从编译运行视角分为两类：
- 编译期重排序：包括 编译器优化的重排序。
- 运行期重排序：包括 指令级并行的重排序，内存系统的重排序。
二、内存系统的重排序
2.1 StoreBuffer
什么是StoreBuffer，已变更的数据立即写到内存太慢，所以先写到Store Buffer。 举个例子描述一下，饭店的厨师饭做好了，厨师为了提升做菜的效率，厨师不会自己做好后直接端给你，而是放到传菜间由服务员端给你；但无论服务员什么时候端给你，都不算是做好了直接给你吃，而是delay了一会儿。
- 对Cache的写入暂时来不及处理，可以先写到Buffer，后续再处理
- Store不用等待写Cache以及维护缓存一致的延迟；也可对重叠的Store进行合并
- 读Cache时需要读StoreBuffer，避免自己的Store读不到
优点：
- 可以保证core内的指令流水线持续运行，
- 它可以避免由于处理器停顿下来等待向内存写入数据而产生的延迟。
- 通过以批处理的方式刷新写缓冲区，以及合并写缓冲区中对同一内存地址的多次写，可以减少对内存总线的占用。
缺点：
- 每个处理器上的写缓冲区，仅对它所在的处理器可见。这个特性会对内存操作的执行顺序产生重要的影响：处理器对内存的写操作的执行顺序，不一定与内存实际发生的写操作顺序一致！
2.2 Invalidate Queue
什么是Invalidate Queue？举例解释一下：其它CPU通知说，我缓存的数据无效了，但是我在忙别的，不想打断正在做的事情，于是提供了一个通知队列，让其它把CPU把缓存无效的通知先放到通知队列中，等我忙完了再去处理
- 本地CPU来不及处理别的CPU发来的Invalidate信息时，可以在本地做一下Buff，后续处理
- 带来的问题：远程CPU写入成功，但本地CPU还是会读到旧值
优点：
- 正在处理的事情不中断
缺点：
- 处理器对内存的读操作的执行顺序，不一定与内存实际发生的写操作顺序一致！使用已经过期的数据，而不是最新的。
在两个CPU同时运行的情况下，CPU0自身视角来说，没有重排发生，一切都那么自然，但是CPU1却看到CPU0发生了重排（reordering memory）。这就是内存系统重排序。
三、禁止内存系统的重排序
3.1 读写屏障
store buffer 和 Invalidate Queue 带来的乱序如何解决？
CPU通常提供了内存屏障指令，来解决这样的乱序问题。读屏障，清空本地的invalidate queue，保证之前的所有load都已经生效；写屏障，清空本地的store buffer，使得之前的所有store操作都生效。通俗来说就是两点:
- 写屏障：保证把更新写到内存
- 读屏障：保证从内存读取最新数据
JMM把内存屏障分为四类，其实就是读、写屏障的组合：
JMM 的处理器重排序规则会要求 java 编译器在生成指令序列时，插入特定类型的内存屏障指令，来禁止特定类型的处理器重排序（不是所有的处理器重排序都要禁止）。
3.2 java中禁止重排序的操作
- volatile关键字
- unsafe 的内存屏障方法
- synchronized锁
四、最后说一句
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