指令重排

一条指令的执行可以分为很多步骤。

简单的说，可以分为以下几步：

1）取指

IF

2）译码和取寄存器操作数

ID

3）执行或者有效地址计算

EX

4）存储器访问

MEM

5）写回

WB

我们的汇编指令也不是一步就可以执行完毕的，在CPU实际工作时，它还是需要分为多个步骤依次执行的。当然，每个步骤所涉及的硬件也可能不同。比如取指时会用到PC寄存器和存储器，译码时会用到指令寄存器组，执行时会使用ALU，写回时需要寄存器组。

注意：ALU指算数逻辑单元。它是CPU的执行单元，是CPU的核心组成部分，主要功能是进行二进制算数运算。

由于每一个步骤都可能使用不同的硬件完成，因此，聪明的工程师们就发明了流水线技术来执行指令。但流水线总是害怕被中断的。流水线满载时性能确实不错，但一旦中断，所有的硬件设备都会进入一个停顿期，再次满载又需要几个周期，因此性能损失比较大。

指令重排，就是为了尽量少的中断流水线。

注意：指令重排可以保证串行语义一致，但是没有义务保证多进程间的语义也一致。

哪些指令不能重排：Happen-Before规则

1）程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性

2）volatile规则：volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性

3）锁规则：解锁（unlock）必然发生在随后的加锁（lock）前

4）传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C

5）线程的start(）方法先于它的每一个动作

6）线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）

7）线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码

8）对象的构造函数执行、结束先于finalize()方法