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在並發法式中，法式員會特殊存眷分歧過程或線程之間的數據同步，特殊是多個線程同時修正統一變量時，必需采用靠得住的同步或其它辦法保證數據被准確地修正，這裡的一條主要准繩是：不要假定指令履行的次序，你沒法預知分歧線程之間的指令會以何種次序履行。
然則在單線程法式中，平日我們輕易假定指令是次序履行的，不然可以想象法式會產生甚麼恐怖的變更。幻想的模子是：各類指令履行的次序是獨一且有序的，這個次序就是它們被編寫在代碼中的次序，與處置器或其它身分有關，這類模子被稱作次序分歧性模子，也是基於馮·諾依曼系統的模子。固然，這類假定自己是公道的，在理論中也鮮有異常產生，但現實上，沒有哪一個古代多處置器架構會采取這類模子，由於它是在是太低效了。而在編譯優化和CPU流水線中，簡直都觸及到指令重排序。
編譯期重排序
編譯期重排序的典范就是經由過程調劑指令次序，在不轉變法式語義的條件下，盡量削減存放器的讀取、存儲次數，充足復用存放器的存儲值。
假定第一條指令盤算一個值賦給變量A並寄存在存放器中，第二條指令與A有關但須要占用存放器（假定它將占用A地點的誰人存放器），第三條指令應用A的值且與第二條指令有關。那末假如依照次序分歧性模子，A在第一條指令履行事後被放入存放器，在第二條指令履行時A不再存在，第三條指令履行時A從新被讀入存放器，而這個進程中，A的值沒有產生變更。平日編譯器都邑交流第二和第三條指令的地位，如許第一條指令停止時A存在於存放器中，接上去可以直接從存放器中讀取A的值，下降了反復讀取的開支。
重排序關於流水線的意義
古代CPU簡直都采取流水線機制加速指令的處置速度，普通來講，一條指令須要若干個CPU時鐘周期處置，而經由過程流水線並行履行，可以在一致的時鐘周期內履行若干條指令，詳細做法簡略地說就是把指令分為分歧的履行周期，例如讀取、尋址、解析、履行等步調，並放在分歧的元件中處置，同時在履行單位EU中，功效單位被分為分歧的元件，例如加法元件、乘法元件、加載元件、存儲元件等，可以進一步完成分歧的盤算並行履行。
流水線架構決議了指令應當被並行履行，而不是在次序化模子中所以為的那樣。重排序有益於充足應用流水線，進而到達超標量的後果。
確保次序性
雖然指令在履行時其實不必定依照我們所編寫的次序履行，但無須置疑的是，在單線程情況下，指令履行的終究後果應該與其在次序履行下的後果分歧，不然這類優化便會掉去意義。
平日不管是在編譯期照樣運轉期停止的指令重排序，都邑知足下面的准繩。
Java存儲模子中的重排序
在Java存儲模子（Java Memory Model, JMM）中，重排序是非常主要的一節，特殊是在並發編程中。JMM經由過程happens-before軌則包管次序履行語義，假如想要讓履行操作B的線程不雅察到履行操作A的線程的成果，那末A和B就必需知足happens-before准繩，不然，JVM可以對它們停止隨意率性排序以進步法式機能。
volatile症結字可以包管變量的可見性，由於對volatile的操作都在Main Memory中，而Main Memory是被一切線程所同享的，這裡的價值就是就義了機能，沒法應用存放器或Cache，由於它們都不是全局的，沒法包管可見性，能夠發生髒讀。
volatile還有一個感化就是部分阻攔重排序的產生，對volatile變量的操作指令都不會被重排序，由於假如重排序，又能夠發生可見性成績。
在包管可見性方面，鎖（包含顯式鎖、對象鎖）和對原子變量的讀寫都可以確保變量的可見性。然則完成方法略有分歧，例好像步鎖包管獲得鎖時從內存裡從新讀入數據刷新緩存，釋放鎖時將數據寫回內存以保數據可見，而volatile變量爽性都是讀寫內存。
