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对虚拟机的学习与应用是每一位Java编程开发程序员都需要熟练掌握的一个编程知识，而本文我们就简单来了解一下，Java程序员需要掌握哪些虚拟机技术知识。
虚拟机在进行代码编译时，对改变顺序后不会对终结果造成影响的代码，虚拟机不一定会按我们写的代码顺序运行，有可能进行重排序。实际上虽然重排后不会对变量值有影响，但会造成线程安全问题。
重排序又可以分为三种：
编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序
指令级并行的重排序。现代CPU采用了指令级并行技术来将多条指令重叠执行。对于不存在数据依赖的指令，CPU可以改变语句对应机器指令的执行顺序
内存系统的重排序。由于CPU使用三级缓存结构，这使得数据加载和存储操作看上去可能是在乱序执行的
不过重排序也不是随便重排的，发生指令重排序的前提是：在单线程下不影响执行结果、对没有数值依赖的代码进行重排序。这就是as-if-serial语义。在多线程情况下有一套更具体的规则，那就是happens-before原则。
happens-before由以下八大原则组成：
程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作(线程的执行结果有序)
锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作
volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
传递规则：如果操作A先行发生于操作B，操作B先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C
线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于该线程的其他任何操作
线程中断规则：对线程中断方法interrupt()的调用先行发生于被中断线程检测到中断事件的发生
线程终结规则：线程中所有操作先行发生于线程的终止检测。通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()方法的返回值等手段检测到线程已经终止执行。比如在A线程中调用B.join()方法，B线程执行完成后，B对共享变量的修改，对A来说是可见的
对象终结规则：一个对象的初始化方法完成先行发生于该对象的finalize()方法的开始
如果两个操作不满足上述八大原则中的任意一个，那么这两个操作就没有顺序保证，虚拟机可以对这两个操作进行重排序。如果操作Ahappens-before操作B，那么A在内存所做的修改对B都是可见的。
而volatile是通过插入内存屏障(MemoryBarrier)，在内存屏障前后禁止重排序优化，以此实现有序性。
内存屏障有两个作用：一是保证特定操作的执行顺序，二是保证某些变量的内存可见性。
volatile内存语义的实现：JMM针对编译器制定的volatile重排序规则表
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2025-08-07
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