為什麼需要指令重排

通常一條指令的執行可以簡單分為以下幾個步驟：

• 取指（都取指令） IF
• 譯碼和去暫存器運算元 ID
• 執行或者有效地址計算 EX
• 儲存器訪問 MEM
• 寫回 WB
  同樣的，彙編指令也不是一步就能執行完的，CPU實際工作時，需要分為多個步驟依次執行。

由於每個步驟都可能使用不同的硬體完成，因此聰明的工程師們發明了流水線技術來執行指令，如下圖所示：

CPU實際執行過程中，當執行到指令2時，指令1還沒開始執行，只是剛剛完成了取值操作而已，這樣的好處是加入每個指令都需要執行1ms，那麼指令2的執行不需要等待指令1 執行5ms後才能執行，只需要等待1ms就可以執行了，充分的利用了CPU的效能，但是流水線害怕中斷。

什麼情況不能指令重排

指令的重排序需要遵從Happen-Before規則：

• 程式順序原則：一個執行緒內保證予以的序列性
• volatile規則： volatile變數的寫，先於讀發生，保證了volatile變數的可見性
• 鎖規則：解鎖必然發生在隨後的加鎖之前
• 傳遞性：A先於B， B先於C，則A先於C
• 執行緒的start()方法先於它的每一個動作
• 執行緒的所有操作先於執行緒的終結（Thead.join()）
• 執行緒的中斷（interrupt()）先於被中斷執行緒的程式碼
• 物件的建構函式執行、結束先於finalize()方法

參考文獻 ： 《Java 高併發程式設計》 葛一鳴 郭超