一、前言
在Java 5之前，volatile是一個(gè)備受爭(zhēng)議的關(guān)鍵字，因?yàn)樵诔绦蛑惺褂盟鶗?huì)導(dǎo)致出人意料的結(jié)果。
在Java 5之后，volatile關(guān)鍵字才得以重獲生機(jī)。
volatile關(guān)鍵字雖然從字面上理解起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但是要用好不是一件容易的事情。由于volatile關(guān)鍵字是與JMM（Java內(nèi)存模型）有關(guān)的，因此在講述volatile關(guān)鍵之前，我們先來(lái)了解一下與內(nèi)存模型相關(guān)的概念和知識(shí)，然后分析了volatile關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)原理，最后給出了幾個(gè)使用volatile關(guān)鍵字的場(chǎng)景。
二、硬件層面解決緩存不一致的兩種方法(總線上加lock鎖+緩存一致性協(xié)議)
2.1 造成問題：緩存不一致
因?yàn)镃PU和內(nèi)存速度的剪刀差引入高速緩存：計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)，每條指令都是在CPU中執(zhí)行的，而執(zhí)行指令過(guò)程中，勢(shì)必涉及到數(shù)據(jù)的讀取和寫入。由于程序運(yùn)行過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)是存放在主存（物理內(nèi)存）當(dāng)中的，這時(shí)就存在一個(gè)問題，由于CPU執(zhí)行速度很快，而從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)和向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)的過(guò)程跟CPU執(zhí)行指令的速度比起來(lái)要慢的多，因此如果任何時(shí)候?qū)?shù)據(jù)的操作都要通過(guò)和內(nèi)存的交互來(lái)進(jìn)行，會(huì)大大降低指令執(zhí)行的速度。因此在CPU里面就有了高速緩存。
當(dāng)程序在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)將運(yùn)算需要的數(shù)據(jù)從主存復(fù)制一份到CPU的高速緩存當(dāng)中，那么CPU進(jìn)行計(jì)算時(shí)就可以直接從它的高速緩存讀取數(shù)據(jù)和向其中寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)運(yùn)算結(jié)束之后，再將高速緩存中的數(shù)據(jù)刷新到主存當(dāng)中。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如下面的這段代碼：
i = i + 1;
步驟1：從主存當(dāng)中讀取i的值，然后復(fù)制一份到高速緩存當(dāng)中；
步驟2：CPU執(zhí)行指令對(duì)i進(jìn)行加1操作；
步驟3：將數(shù)據(jù)寫入高速緩存，最后將高速緩存中i最新的值刷新到主存當(dāng)中。
這個(gè)代碼在單線程中運(yùn)行是沒有任何問題的，但是在多線程中運(yùn)行就會(huì)有問題了。在多核CPU中，每條線程可能運(yùn)行于不同的CPU中，因此每個(gè)線程運(yùn)行時(shí)有自己的高速緩存（對(duì)單核CPU來(lái)說(shuō)，其實(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種問題，只不過(guò)是以線程調(diào)度的形式來(lái)分別執(zhí)行的）。本文我們以多核CPU為例。
比如同時(shí)有2個(gè)線程執(zhí)行這段代碼，假如初始時(shí)i的值為0，那么我們希望兩個(gè)線程執(zhí)行完之后i的值變?yōu)?。但是事實(shí)會(huì)是這樣嗎？
可能存在下面一種情況：初始時(shí)，兩個(gè)線程分別讀取i的值存入各自所在的CPU的高速緩存當(dāng)中，然后線程1進(jìn)行加1操作，然后把i的最新值1寫入到內(nèi)存。此時(shí)線程2的高速緩存當(dāng)中i的值還是0，進(jìn)行加1操作之后，i的值為1，然后線程2把i的值寫入內(nèi)存。
最終結(jié)果i的值是1，而不是2。這就是著名的緩存一致性問題。通常稱這種被多個(gè)線程訪問的變量為共享變量。
也就是說(shuō)，如果一個(gè)變量在多個(gè)CPU中都存在緩存（一般在多線程編程時(shí)才會(huì)出現(xiàn)），那么就可能存在緩存不一致的問題。
2.2 解決方式：總線鎖 + 緩存一致性
為了解決緩存不一致性問題，通常來(lái)說(shuō)有以下2種解決方法：
（1）通過(guò)在總線加LOCK#鎖的方式
（2）通過(guò)緩存一致性協(xié)議
這2種方式都是硬件層面上提供的方式。
2.2.1 總線鎖，通過(guò)對(duì)總線加鎖原子化這個(gè)
因?yàn)镃PU和其他部件進(jìn)行通信都是通過(guò)總線來(lái)進(jìn)行的，如果對(duì)總線加LOCK#鎖的話，也就是說(shuō)阻塞了其他CPU對(duì)其他部件訪問（如內(nèi)存），從而使得只能有一個(gè)CPU能使用這個(gè)變量的內(nèi)存。
整個(gè)流程：
- 寫操作：當(dāng)一個(gè)CPU在執(zhí)行 i = i +1，如果在執(zhí)行這段代碼的過(guò)程中，在總線上發(fā)出了LCOK#鎖的信號(hào)，不允許其他CPU操作，只有等該CPU執(zhí)行完成這段代碼之后，總線鎖消失；
- 讀操作：當(dāng)其他CPU才能從變量i所在的內(nèi)存讀取變量，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作，這樣就解決了緩存不一致的問題。
關(guān)鍵：通過(guò)鎖住總線，使該CPU原子化讀寫內(nèi)存的操作，其他CPU無(wú)法打斷。
缺點(diǎn)：由于在鎖住總線期間，其他CPU無(wú)法訪問內(nèi)存，導(dǎo)致效率低下。
2.2.2 緩存一致性協(xié)議，通過(guò)緩存失效使其他CPU強(qiáng)制從主存中讀取
所以就出現(xiàn)了緩存一致性協(xié)議。最出名的就是Intel 的MESI協(xié)議，MESI協(xié)議保證了每個(gè)緩存中使用的共享變量的副本是一致的。它核心的思想是：
- 寫操作：當(dāng)CPU寫數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)操作的變量是共享變量，即在其他CPU中也存在該變量的副本，會(huì)發(fā)出信號(hào)通知其他CPU將該變量的緩存行置為無(wú)效狀態(tài)；
- 讀操作：當(dāng)其他CPU需要讀取剛剛寫入的這個(gè)變量時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己緩存中緩存該變量的緩存行是無(wú)效的，那么它就會(huì)從內(nèi)存重新讀取。
三、并發(fā)編程中的三個(gè)概念
在并發(fā)編程中，我們通常會(huì)遇到以下三個(gè)問題：原子性問題，可見性問題，有序性問題。我們先看具體看一下這三個(gè)概念：
3.1 原子性
3.1.1 原子性定義
原子性定義：即一個(gè)操作或者多個(gè)操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過(guò)程不會(huì)被任何因素打斷，要么就都不執(zhí)行。
3.1.2 原子性舉例
原子性舉例：
并發(fā)編程中，假如為一個(gè)32位的變量賦值過(guò)程不具備原子性的話，會(huì)發(fā)生什么后果？
i = 9;
假若一個(gè)線程執(zhí)行到這個(gè)語(yǔ)句時(shí)，我暫且假設(shè)為一個(gè)32位的變量賦值包括兩個(gè)過(guò)程：為低16位賦值，為高16位賦值。
那么就可能發(fā)生一種情況：當(dāng)將低16位數(shù)值寫入之后，突然被中斷，而此時(shí)又有一個(gè)線程去讀取i的值，那么讀取到的就是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。
3.2 可見性
3.2.1 可見性定義
可見性定義：當(dāng)多個(gè)線程訪問同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
3.2.2 可見性舉例
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，看下面這段代碼：
//線程1執(zhí)行的代碼
int i = 0;
i = 10;
//線程2執(zhí)行的代碼
j = i;
假若執(zhí)行線程1的是CPU1，執(zhí)行線程2的是CPU2。由上面的分析可知，當(dāng)線程1執(zhí)行 i =10這句時(shí)，會(huì)先把i的初始值加載到CPU1的高速緩存中，然后賦值為10，那么在CPU1的高速緩存當(dāng)中i的值變?yōu)?0了，卻沒有立即寫入到主存當(dāng)中。
此時(shí)線程2執(zhí)行 j = i，它會(huì)先去主存讀取i的值并加載到CPU2的緩存當(dāng)中，注意此時(shí)內(nèi)存當(dāng)中i的值還是0，那么就會(huì)使得j的值為0，而不是10.
這就是可見性問題，線程1對(duì)變量i修改了之后，線程2沒有立即看到線程1修改的值。
3.3 有序性
3.3.1 有序性定義
有序性定義：即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。
3.3.2 有序性舉例(單線程下指令重排不會(huì)造成線程安全問題)
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，看下面這段代碼：
int i = 0;
boolean flag = false;
i = 1; //語(yǔ)句1
flag = true; //語(yǔ)句2
上面代碼定義了一個(gè)int型變量，定義了一個(gè)boolean類型變量，然后分別對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行賦值操作。從代碼順序上看，語(yǔ)句1是在語(yǔ)句2前面的，那么JVM在真正執(zhí)行這段代碼的時(shí)候會(huì)保證語(yǔ)句1一定會(huì)在語(yǔ)句2前面執(zhí)行嗎？不一定，為什么呢？這里可能會(huì)發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）。
下面解釋一下什么是指令重排序，一般來(lái)說(shuō)，處理器為了提高程序運(yùn)行效率，可能會(huì)對(duì)輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化，它不保證程序中各個(gè)語(yǔ)句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致，但是它會(huì)保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的。
比如上面的代碼中，語(yǔ)句1和語(yǔ)句2誰(shuí)先執(zhí)行對(duì)最終的程序結(jié)果并沒有影響，那么就有可能在執(zhí)行過(guò)程中，語(yǔ)句2先執(zhí)行而語(yǔ)句1后執(zhí)行。
但是要注意，雖然處理器會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序，但是它會(huì)保證程序最終結(jié)果會(huì)和代碼順序執(zhí)行結(jié)果相同，那么它靠什么保證的呢？再看下面一個(gè)例子：
int a = 10; //語(yǔ)句1
int r = 2; //語(yǔ)句2
a = a + 3; //語(yǔ)句3
r = a*a; //語(yǔ)句4
這段代碼有4個(gè)語(yǔ)句，那么可能的一個(gè)執(zhí)行順序是：語(yǔ)句2 語(yǔ)句1 語(yǔ)句3 語(yǔ)句4
問題：那么可不可能是這個(gè)執(zhí)行順序呢： 語(yǔ)句2 語(yǔ)句1 語(yǔ)句4 語(yǔ)句3
回答：不可能，因?yàn)樘幚砥髟谶M(jìn)行重排序時(shí)是會(huì)考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性，如果一個(gè)指令I(lǐng)nstruction 2必須用到Instruction 1的結(jié)果，那么處理器會(huì)保證Instruction 1會(huì)在Instruction 2之前執(zhí)行。
結(jié)論：?jiǎn)尉€程下，指令重排序會(huì)考慮數(shù)據(jù)依賴性，不會(huì)影響程序執(zhí)行的結(jié)果。
3.3.3 有序性舉例(多線程下指令重排會(huì)造成線程安全問題)
雖然重排序不會(huì)影響單個(gè)線程內(nèi)程序執(zhí)行的結(jié)果，但是多線程呢？下面看一個(gè)例子：
//線程1:
context = loadContext(); //語(yǔ)句1
inited = true; //語(yǔ)句2
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
上面代碼中，由于語(yǔ)句1和語(yǔ)句2沒有數(shù)據(jù)依賴性，因此可能會(huì)被重排序。假如發(fā)生了重排序，在線程1執(zhí)行過(guò)程中先執(zhí)行語(yǔ)句2，而此是線程2會(huì)以為初始化工作已經(jīng)完成，那么就會(huì)跳出while循環(huán)，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時(shí)context并沒有被初始化，就會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
從上面可以看出，指令重排序不會(huì)影響單個(gè)線程的執(zhí)行，但是會(huì)影響到線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。
也就是說(shuō)，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行，必須要保證原子性、可見性以及有序性。只要有一個(gè)沒有被保證，就有可能會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行不正確。
四、Java內(nèi)存模型(synchronized和lock如何保證原子性、可見性、有序性)
一句話：JMM是Java并發(fā)在JVM層面的解釋，即在JVM層面解釋Java并發(fā)，其中包括 8個(gè)原子性操作和執(zhí)行規(guī)則，還有 8個(gè)在保證有序性前提下的 Happens-Before 原則，都是要聯(lián)系起來(lái)記憶的。
硬件層面，CPU通過(guò)緩存來(lái)訪問主存；Java層面，Java線程/執(zhí)行引擎 通過(guò) 工作內(nèi)存來(lái)訪問主存。
可見性，原子性，有序性都可以通過(guò)JMM來(lái)解釋，可見性問題之所以出現(xiàn)是因?yàn)楦鱾€(gè)線程的工作內(nèi)存之間不可見，原子性問題之所以出現(xiàn)是因?yàn)?Java/線程 通過(guò)工作內(nèi)存讀寫主存的某段代碼，存在被打斷；有序性問題之所以存在是因?yàn)榫幾g層面存在的指令重排。
硬件層面，可見性問題之所以出現(xiàn)是因?yàn)楦鱾€(gè)CPU緩存值之間不可見，原子性問題之所以出現(xiàn)是 操作系統(tǒng) 的分時(shí)CPU原則 使得某些臨界資源(如內(nèi)存、磁盤)無(wú)法原子化訪問，有序性問題之所以出現(xiàn)是因?yàn)榫幾g層面存在指令重排。
在Java虛擬機(jī)規(guī)范中試圖定義一種Java內(nèi)存模型（Java Memory Model，JMM）來(lái)屏蔽各個(gè)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實(shí)現(xiàn)讓Java程序在各種平臺(tái)下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果。那么Java內(nèi)存模型規(guī)定了哪些東西呢，它定義了程序中變量的訪問規(guī)則，往大一點(diǎn)說(shuō)是定義了程序執(zhí)行的次序。注意，為了獲得較好的執(zhí)行性能，Java內(nèi)存模型并沒有限制執(zhí)行引擎使用處理器的寄存器或者高速緩存來(lái)提升指令執(zhí)行速度，也沒有限制編譯器對(duì)指令進(jìn)行重排序。也就是說(shuō)，在java內(nèi)存模型中，也會(huì)存在緩存一致性問題和指令重排序的問題。
Java內(nèi)存模型規(guī)定所有的變量都是存在主存當(dāng)中（類似于前面說(shuō)的物理內(nèi)存），每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存（類似于前面的高速緩存）。線程對(duì)變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接對(duì)主存進(jìn)行操作。并且每個(gè)線程不能訪問其他線程的工作內(nèi)存。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：在java中，執(zhí)行下面這個(gè)語(yǔ)句：
i = 10;
執(zhí)行線程必須先在自己的工作線程中對(duì)變量i所在的緩存行進(jìn)行賦值操作，然后再寫入主存當(dāng)中。而不是直接將數(shù)值10寫入主存當(dāng)中。
那么Java語(yǔ)言 本身對(duì) 原子性、可見性以及有序性提供了哪些保證呢？
4.1 原子性
在Java中，對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作，即這些操作是不可被中斷的，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行。
上面一句話雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是理解起來(lái)并不是那么容易。看下面一個(gè)例子i：
請(qǐng)分析以下哪些操作是原子性操作：
x = 10; //語(yǔ)句1 一步操作
y = x; //語(yǔ)句2 兩步操作 讀取x:主內(nèi)存->工作內(nèi)存 寫入y:工作內(nèi)存->主內(nèi)存
x++; //語(yǔ)句3 三步操作 讀取 賦值assign 寫入
x = x + 1; //語(yǔ)句4 三步操作
咋一看，有些朋友可能會(huì)說(shuō)上面的4個(gè)語(yǔ)句中的操作都是原子性操作。其實(shí)只有語(yǔ)句1是原子性操作，其他三個(gè)語(yǔ)句都不是原子性操作。
語(yǔ)句1是直接將數(shù)值10賦值給x，也就是說(shuō)線程執(zhí)行這個(gè)語(yǔ)句的會(huì)直接將數(shù)值10寫入到工作內(nèi)存中。
語(yǔ)句2實(shí)際上包含2個(gè)操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內(nèi)存，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內(nèi)存 這2個(gè)操作都是原子性操作，但是合起來(lái)就不是原子性操作了。
語(yǔ)句3 和語(yǔ)句4 ，x++和 x = x+1包括3個(gè)操作：讀取x的值，進(jìn)行加1操作，寫入新的值。
所以上面4個(gè)語(yǔ)句只有語(yǔ)句1的操作具備原子性。
也就是說(shuō)，只有簡(jiǎn)單的讀取、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個(gè)變量，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。
只有讀取和常量復(fù)制才是原子操作
變量賦值是兩步操作，常量計(jì)算是兩步操作。
變量計(jì)算是三步操作。
不過(guò)這里有一點(diǎn)需要注意：在32位平臺(tái)下，對(duì)64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值是需要通過(guò)兩個(gè)操作來(lái)完成的，即long類型和double類型，不能保證其原子性。但是好像在最新的JDK中，JVM已經(jīng)保證對(duì)64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值也是原子性操作了。
從上面可以看出，Java內(nèi)存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實(shí)現(xiàn)更大范圍操作的原子性，可以通過(guò)synchronized和Lock來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于synchronized和Lock能夠保證任一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行該代碼塊，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。
問題：synchronized和Lock如何保證操作的原子性？
回答：synchronized和Lock通過(guò)保證任一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行含有共享變量的代碼塊(對(duì)于沒有 synchronized和Lock修飾的非同步方法、非同步代碼塊，不會(huì)阻塞的，它們與 synchronized和Lock無(wú)關(guān))，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。
4.2 可見性
對(duì)于可見性，Java提供了volatile關(guān)鍵字來(lái)保證可見性。
當(dāng)一個(gè)共享變量被volatile修飾時(shí)，它會(huì)保證修改的值會(huì)立即被更新到主存，當(dāng)有其他線程需要讀取時(shí)，它會(huì)去內(nèi)存中讀取新值。
而普通的共享變量不能保證可見性，因?yàn)槠胀ü蚕碜兞勘恍薷闹螅裁磿r(shí)候被寫入主存是不確定的，當(dāng)其他線程去讀取時(shí)，此時(shí)內(nèi)存中可能還是原來(lái)的舊值，因此無(wú)法保證可見性。
另外，通過(guò)synchronized和Lock也能夠保證可見性，synchronized和Lock能保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼，并且在釋放鎖之前會(huì)將對(duì)變量的修改刷新到主存當(dāng)中。因此可以保證可見性。
問題：synchronized和Lock如何保證操作的可見性？
回答：synchronized和Lock通過(guò)保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼（保證原子性），并且在釋放鎖之前會(huì)將對(duì)變量的修改刷新到主存當(dāng)中（保證可見性），因此可以保證可見性。
4.3 有序性與指令重排序
金手指：指令重排序和happens-before原則/先行發(fā)生原則，只和有序性相關(guān)，與原子性、可見性無(wú)關(guān)。
在Java內(nèi)存模型中，允許編譯器和處理器對(duì)指令進(jìn)行重排序，但是重排序過(guò)程不會(huì)影響到單線程程序的執(zhí)行，卻會(huì)影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。
在Java里面，可以通過(guò)volatile關(guān)鍵字來(lái)保證一定的“有序性”（具體原理在下一節(jié)講述）。另外可以通過(guò)synchronized和Lock來(lái)保證有序性，很顯然，synchronized和Lock保證每個(gè)時(shí)刻是有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼，相當(dāng)于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼，自然就保證了有序性。
問題：synchronized和Lock如何保證操作的有序性？
回答：synchronized和Lock保證每個(gè)時(shí)刻是有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼（保證原子性），其原子內(nèi)部順序執(zhí)行，保證有序性，原子外部沒有互斥資源，不需要保證有序性，所有保證了有序性。
附加：happens-before原則/先行發(fā)生原則：先天有序性
happens-before原則定義：JMM具備八個(gè)先天的“有序性”，即不需要通過(guò)任何手段就能夠得到保證的有序性。
下面就來(lái)具體介紹下happens-before原則（先行發(fā)生原則）：
- 程序次序規(guī)則：一個(gè)線程內(nèi)，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作；
- 鎖定規(guī)則：一個(gè)unLock操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一個(gè)鎖額lock操作；
- volatile變量規(guī)則：對(duì)一個(gè)變量的寫操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作；
- 傳遞規(guī)則：如果操作A先行發(fā)生于操作B，而操作B又先行發(fā)生于操作C，則可以得出操作A先行發(fā)生于操作C；
- 線程啟動(dòng)規(guī)則：Thread對(duì)象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每個(gè)一個(gè)動(dòng)作；
- 線程中斷規(guī)則：對(duì)線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測(cè)到中斷事件的發(fā)生；
- 線程終結(jié)規(guī)則：線程中所有的操作都先行發(fā)生于線程的終止檢測(cè)，我們可以通過(guò)Thread.join()方法結(jié)束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測(cè)到線程已經(jīng)終止執(zhí)行；
- 對(duì)象終結(jié)規(guī)則：一個(gè)對(duì)象的初始化完成先行發(fā)生于他的finalize()方法的開始。
這8條規(guī)則中，前4條規(guī)則是比較重要的，后4條規(guī)則都是顯而易見的。
下面我們來(lái)解釋一下前4條規(guī)則：
第一條規(guī)則：對(duì)于程序次序規(guī)則來(lái)說(shuō)，我的理解就是一段程序代碼的執(zhí)行在單個(gè)線程中看起來(lái)是有序的。注意，雖然這條規(guī)則中提到“書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作”，這個(gè)應(yīng)該是程序看起來(lái)執(zhí)行的順序是按照代碼順序執(zhí)行的，因?yàn)樘摂M機(jī)可能會(huì)對(duì)程序代碼進(jìn)行指令重排序。雖然進(jìn)行重排序，但是最終執(zhí)行的結(jié)果是與程序順序執(zhí)行的結(jié)果一致的，它只會(huì)對(duì)不存在數(shù)據(jù)依賴性的指令進(jìn)行重排序。因此，在單個(gè)線程中，程序執(zhí)行看起來(lái)是有序執(zhí)行的，這一點(diǎn)要注意理解。事實(shí)上，這個(gè)規(guī)則是用來(lái)保證程序在單線程中執(zhí)行結(jié)果的正確性，但無(wú)法保證程序在多線程中執(zhí)行的正確性。
第二條規(guī)則也比較容易理解，也就是說(shuō)無(wú)論在單線程中還是多線程中，同一個(gè)鎖如果出于被鎖定的狀態(tài)，那么必須先對(duì)鎖進(jìn)行了釋放操作，后面才能繼續(xù)進(jìn)行l(wèi)ock操作。
第三條規(guī)則是一條比較重要的規(guī)則，也是后文將要重點(diǎn)講述的內(nèi)容。直觀地解釋就是，如果一個(gè)線程先去寫一個(gè)變量，然后一個(gè)線程去進(jìn)行讀取，那么寫入操作肯定會(huì)先行發(fā)生于讀操作。
第四條規(guī)則實(shí)際上就是體現(xiàn)happens-before原則具備傳遞性。
附加：如果兩個(gè)操作的執(zhí)行次序無(wú)法從happens-before原則推導(dǎo)出來(lái)，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機(jī)可以隨意地對(duì)它們進(jìn)行重排序。
五、深入剖析volatile關(guān)鍵字
在前面講述了很多東西，其實(shí)都是為講述volatile關(guān)鍵字作鋪墊，那么接下來(lái)我們就進(jìn)入主題。
5.1 volatile關(guān)鍵字的兩層語(yǔ)義
一旦一個(gè)共享變量（類的成員變量、類的靜態(tài)成員變量）被volatile修飾之后，那么就具備了兩層語(yǔ)義：
保證了不同線程對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行操作時(shí)的可見性，即一個(gè)線程修改了某個(gè)變量的值，這新值對(duì)其他線程來(lái)說(shuō)是立即可見的。
禁止指令重排序。
(1)volatile修飾的變量進(jìn)行寫操作，立即可見，從而保證可見性；（強(qiáng)制將對(duì)緩存的修改操作（即寫操作）立即寫入主存；如果是寫操作，導(dǎo)致其他CPU中對(duì)應(yīng)的緩存行無(wú)效，讓其他CPU只能從主存中拿剛剛更新的，兩個(gè)操作（立即寫入主存和使其他CPU中對(duì)應(yīng)的緩存行失效）保證可見性）
(2)第一層含義的不足，volatile修飾的變量進(jìn)行讀操作，是不可見的，所有CAS，從而不保證原子性
(3)volatile修飾的變量禁止指令重排序，它確保指令重排序時(shí)不會(huì)把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會(huì)把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時(shí)，在它前面的操作已經(jīng)全部完成
(4)第二層含義的不足，語(yǔ)句3中包含volatile修飾的變量，但是語(yǔ)句1和語(yǔ)句2的順序、語(yǔ)句4和語(yǔ)句5的順序是不作任何保證的。
可見性只能保證每次讀取的是最新的值，原子性保證
5.2 volatile修飾的變量保證可見性
本節(jié)stop = true; 中常量復(fù)制，是原子操作，只要保證可見性，所以正確。
下一節(jié)中自增操作是三步操作，所有要同時(shí)保證原子性和可見性，所以出錯(cuò)。
volatile修飾的變量進(jìn)行寫操作，立即可見，
先看一段代碼，假如線程1先執(zhí)行，線程2后執(zhí)行：
//線程1
boolean stop = false;
while(!stop){
doSomething();
}
//線程2
stop = true; // 常量復(fù)制，是原子操作
這段代碼是很典型的一段代碼，很多人在中斷線程時(shí)可能都會(huì)采用這種標(biāo)記辦法。但是事實(shí)上，這段代碼會(huì)完全運(yùn)行正確么？即一定會(huì)將線程中斷么？不一定，也許在大多數(shù)時(shí)候，這個(gè)代碼能夠把線程中斷，但是也有可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法中斷線程（雖然這個(gè)可能性很小，但是只要一旦發(fā)生這種情況就會(huì)造成死循環(huán)了）。
下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無(wú)法中斷線程。在前面已經(jīng)解釋過(guò)，每個(gè)線程在運(yùn)行過(guò)程中都有自己的工作內(nèi)存，那么線程1在運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中。
那么當(dāng)線程2更改了stop變量的值之后，但是還沒來(lái)得及寫入主存當(dāng)中，線程2轉(zhuǎn)去做其他事情了，那么線程1由于不知道線程2對(duì)stop變量的更改，因此還會(huì)一直循環(huán)下去。
但是用volatile修飾之后就變得不一樣了：
第一：使用volatile關(guān)鍵字會(huì)強(qiáng)制將修改的值立即寫入主存；
第二：使用volatile關(guān)鍵字的話，當(dāng)線程2進(jìn)行修改時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效（反映到硬件層的話，就是CPU的L1或者L2緩存中對(duì)應(yīng)的緩存行無(wú)效）；
JVM層面（各個(gè)工作內(nèi)存和主內(nèi)存），線程中工作內(nèi)存緩存行失效，只能到主存中拿；
硬件層面（各個(gè)CPU緩存和主內(nèi)存），CPU中緩存行失效，只能到主存中拿。
第三：由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效，所以線程1再次讀取變量stop的值時(shí)會(huì)去主存讀取。
那么在線程2修改stop值時(shí)（當(dāng)然這里包括2個(gè)操作，修改線程2工作內(nèi)存中的值，然后將修改后的值寫入內(nèi)存），會(huì)使得線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效，然后線程1讀取時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無(wú)效，它會(huì)等待緩存行對(duì)應(yīng)的主存地址被更新之后，然后去對(duì)應(yīng)的主存讀取最新的值。
那么線程1讀取到的就是最新的正確的值。
5.3 volatile不能保證原子性
上一節(jié)stop = true; 中常量復(fù)制，是原子操作，只要保證可見性，所以正確。
本節(jié)中自增操作是三步操作，所有要同時(shí)保證原子性和可見性，所以出錯(cuò)。
從上面知道volatile關(guān)鍵字保證了操作的可見性，但是volatile能保證對(duì)變量的操作是原子性嗎？
下面看一個(gè)例子：
public class Test {
public volatile int inc = 0;
public void increase() {
inc++;
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run() {
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
}
大家想一下這段程序的輸出結(jié)果是多少？也許有些朋友認(rèn)為是10000。但是事實(shí)上運(yùn)行它會(huì)發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行結(jié)果都不一致，都是一個(gè)小于10000的數(shù)字。
可能有的朋友就會(huì)有疑問，不對(duì)啊，上面是對(duì)變量inc進(jìn)行自增操作，由于volatile保證了可見性，那么在每個(gè)線程中對(duì)inc自增完之后，在其他線程中都能看到修改后的值啊，所以有10個(gè)線程分別進(jìn)行了1000次操作，那么最終inc的值應(yīng)該是1000*10=10000。
這里面就有一個(gè)誤區(qū)了，volatile關(guān)鍵字能保證可見性沒有錯(cuò)，但是上面的程序錯(cuò)在沒能保證原子性?？梢娦灾荒鼙ＷC每次讀取的是最新的值，但是volatile沒辦法保證對(duì)變量的操作的原子性。
在前面已經(jīng)提到過(guò)，自增操作是不具備原子性的，它包括讀取變量的原始值、進(jìn)行加1操作、寫入工作內(nèi)存。那么就是說(shuō)自增操作的三個(gè)子操作可能會(huì)分割開執(zhí)行，就有可能導(dǎo)致下面這種情況出現(xiàn)：
假如某個(gè)時(shí)刻變量inc的值為10，
線程1對(duì)變量進(jìn)行自增操作，線程1先讀取了變量inc的原始值（讀取、累加、寫入，線程1僅僅讀取了），然后線程1被阻塞了；
然后線程2對(duì)變量進(jìn)行自增操作，線程2也去讀取變量inc的原始值，由于線程1只是對(duì)變量inc進(jìn)行讀取操作，而沒有對(duì)變量進(jìn)行修改操作，所以不會(huì)導(dǎo)致線程2的工作內(nèi)存中緩存變量inc的緩存行無(wú)效，所以線程2會(huì)直接去主存讀取inc的值，發(fā)現(xiàn)inc的值時(shí)10，然后進(jìn)行加1操作，并把11寫入工作內(nèi)存，最后寫入主存。
然后線程1接著進(jìn)行加1操作，由于已經(jīng)讀取了inc的值，注意此時(shí)在線程1的工作內(nèi)存中inc的值仍然為10，所以線程1對(duì)inc進(jìn)行加1操作后inc的值為11，然后將11寫入工作內(nèi)存，最后寫入主存。
那么兩個(gè)線程分別進(jìn)行了一次自增操作后，inc只增加了1。
解釋到這里，可能有朋友會(huì)有疑問，不對(duì)啊，前面不是保證一個(gè)變量在修改volatile變量時(shí)，會(huì)讓緩存行無(wú)效嗎？然后其他線程去讀就會(huì)讀到新的值，對(duì)，這個(gè)沒錯(cuò)。這個(gè)就是上面的happens-before規(guī)則中的volatile變量規(guī)則，但是要注意，線程1對(duì)變量進(jìn)行讀取操作之后，被阻塞了的話，并沒有對(duì)inc值進(jìn)行修改。然后雖然volatile能保證線程2對(duì)變量inc的值讀取是從內(nèi)存中讀取的，但是線程1沒有進(jìn)行修改，所以線程2根本就不會(huì)看到修改的值。
根源就在這里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也無(wú)法保證對(duì)變量的任何操作都是原子性的。
把上面的代碼改成以下任何一種都可以達(dá)到效果（保證累加操作的一致性）：
采用synchronized：
public class Test {
public int inc = 0;
public synchronized void increase() {
inc++;
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run() {
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
}
采用Lock：
public class Test {
public int inc = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
public void increase() {
lock.lock();
try {
inc++;
} finally{
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run() {
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
}
采用AtomicInteger：
public class Test {
public AtomicInteger inc = new AtomicInteger();
public void increase() {
inc.getAndIncrement();
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run() {
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
}
在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作類，即對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的 自增（加1操作），自減（減1操作）、以及加法操作（加一個(gè)數(shù)），減法操作（減一個(gè)數(shù)）進(jìn)行了封裝，保證這些操作是原子性操作。atomic是利用CAS來(lái)實(shí)現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap），CAS實(shí)際上是利用處理器提供的CMPXCHG指令實(shí)現(xiàn)的，而處理器執(zhí)行CMPXCHG指令是一個(gè)原子性操作。
問題：atomic是利用CAS來(lái)實(shí)現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap）什么意思？
回答：
5.4 volatile能保證有序性嗎？合理地使用volatile可以保證有序性
在前面提到volatile關(guān)鍵字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保證有序性。
volatile關(guān)鍵字禁止指令重排序有兩層意思：
1）在程序執(zhí)行時(shí)，當(dāng)程序執(zhí)行到volatile變量的讀操作或者寫操作時(shí)，在其前面的操作的更改肯定全部已經(jīng)進(jìn)行，且結(jié)果已經(jīng)對(duì)后面的操作可見；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行；
2）在指令優(yōu)化時(shí)，不能將在對(duì)volatile變量訪問的語(yǔ)句放在其后面執(zhí)行，也不能把volatile變量后面的語(yǔ)句放到其前面執(zhí)行。
兩個(gè)不同的，第一條指明程序執(zhí)行的情況，第二條指明指令優(yōu)化不能違反第一條所保證的，只能指令優(yōu)化被volatile變量分隔的。
可能上面說(shuō)的比較繞，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
//x、y為非volatile變量
//flag為volatile變量
x = 2; //語(yǔ)句1
y = 0; //語(yǔ)句2
flag = true; //語(yǔ)句3
x = 4; //語(yǔ)句4
y = -1; //語(yǔ)句5
由于flag變量為volatile變量，那么在進(jìn)行指令重排序的過(guò)程的時(shí)候，不會(huì)將語(yǔ)句3放到語(yǔ)句1、語(yǔ)句2前面，也不會(huì)講語(yǔ)句3放到語(yǔ)句4、語(yǔ)句5后面。但是要注意語(yǔ)句1和語(yǔ)句2的順序、語(yǔ)句4和語(yǔ)句5的順序是不作任何保證的。
并且volatile關(guān)鍵字能保證，執(zhí)行到語(yǔ)句3時(shí)，語(yǔ)句1和語(yǔ)句2必定是執(zhí)行完畢了的，且語(yǔ)句1和語(yǔ)句2的執(zhí)行結(jié)果對(duì)語(yǔ)句3、語(yǔ)句4、語(yǔ)句5是可見的。
那么我們回到前面舉的一個(gè)例子：
//線程1:
context = loadContext(); //語(yǔ)句1
inited = true; //語(yǔ)句2
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
前面舉這個(gè)例子的時(shí)候，提到有可能語(yǔ)句2會(huì)在語(yǔ)句1之前執(zhí)行，那么久可能導(dǎo)致context還沒被初始化，而線程2中就使用未初始化的context去進(jìn)行操作，導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
這里如果用volatile關(guān)鍵字對(duì)inited變量進(jìn)行修飾，就不會(huì)出現(xiàn)這種問題了，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行到語(yǔ)句2時(shí)，必定能保證context已經(jīng)初始化完畢。
5.5 volatile底層原理：volatile底層是如何保證可見性和有序性的？lock前綴指令
前面講述了源于volatile關(guān)鍵字的一些使用，下面我們來(lái)探討一下volatile到底如何保證可見性和禁止指令重排序的。
下面這段話摘自《深入理解Java虛擬機(jī)》：
“觀察加入volatile關(guān)鍵字和沒有加入volatile關(guān)鍵字時(shí)所生成的匯編代碼發(fā)現(xiàn)，加入volatile關(guān)鍵字時(shí)，會(huì)多出一個(gè)lock前綴指令”
lock前綴指令實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)存屏障（也成內(nèi)存柵欄），內(nèi)存屏障會(huì)提供3個(gè)功能：
1）它確保指令重排序時(shí)不會(huì)把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會(huì)把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時(shí)，在它前面的操作已經(jīng)全部完成；（保證有序性）
2）它會(huì)強(qiáng)制將對(duì)緩存的修改操作（即寫操作）立即寫入主存；（保證可見性）
3）如果是寫操作，它會(huì)導(dǎo)致其他CPU中對(duì)應(yīng)的緩存行無(wú)效。（保證可見性）
六、使用volatile關(guān)鍵字的場(chǎng)景(voliatile代替synchronized，彌補(bǔ)原子性)
synchronized關(guān)鍵字是防止多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行一段代碼，那么就會(huì)很影響程序執(zhí)行效率，而volatile關(guān)鍵字在某些情況下性能要優(yōu)于synchronized，但是要注意volatile關(guān)鍵字是無(wú)法替代synchronized關(guān)鍵字的，因?yàn)関olatile關(guān)鍵字無(wú)法保證操作的原子性。通常來(lái)說(shuō)，使用volatile必須具備以下2個(gè)條件：
- 對(duì)volatile變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
- 該volatile變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
金手指：這兩個(gè)條件是對(duì)程序員寫程序的時(shí)候的要求
實(shí)際上，這些條件表明，可以被寫入 volatile 變量的這些有效值獨(dú)立于任何程序的狀態(tài)，包括變量的當(dāng)前狀態(tài)。
事實(shí)上，我的理解就是上面的2個(gè)條件需要保證操作是原子性操作，才能保證使用volatile關(guān)鍵字的程序在并發(fā)時(shí)能夠正確執(zhí)行。
下面列舉幾個(gè)Java中使用volatile的幾個(gè)場(chǎng)景。
- 狀態(tài)標(biāo)記量（程序員使用狀態(tài)標(biāo)記量來(lái)保證volatile的兩個(gè)性質(zhì)，狀態(tài)標(biāo)志量是常量賦值，唯二的兩個(gè)原子操作是讀取和常量賦值，所以只有保證可見性和有序性即可，所以可以使用volatile代替synchronized關(guān)鍵字）
volatile boolean flag = false; // 從三個(gè)性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，flag 是volatile 變量，是狀態(tài)標(biāo)記量，常量賦值保證原子性
// 從兩個(gè)條件上來(lái)說(shuō)，無(wú)論是flag=false這一句，還是下面的flag=true那句
// 第一，這里對(duì)volatile變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
// 第二，volatile變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
while(!flag){
doSomething();
}
public void setFlag() {
flag = true;
}
volatile boolean inited = false; // 從三個(gè)性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，inited 是volatile 變量，是狀態(tài)標(biāo)記量，常量賦值保證原子性
// 從兩個(gè)條件上來(lái)說(shuō)，無(wú)論是inited =false這一句，還是下面的inited =true那句
// 第一，這里對(duì)volatile變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
// 第二，volatile變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
//線程1:
context = loadContext();
inited = true;
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
- double check（程序員使用兩次檢測(cè)來(lái)保證volatile的兩個(gè)性質(zhì)）
class Singleton{
private volatile static Singleton instance = null;
//從三個(gè)性質(zhì)上來(lái)說(shuō)， instance 是 volatile 變量，唯二賦值第一個(gè)是這里賦值常量null,原子操作一定沒問題
// 第二個(gè)操作是雙層if中的new Singleton(),雖然不是原子操作，但是雙層if保證不會(huì)讓其他線程進(jìn)來(lái)，保證不會(huì)有其他打斷這個(gè)new Singleton()操作
// 從兩個(gè)條件上來(lái)說(shuō)，無(wú)論是instance = null和instance = new Singleton（）這一句
// 第一，這里對(duì)volatile變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
// 第二，volatile變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if(instance==null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(instance==null)
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
七、面試金手指
7.1 synchronized/lock如何實(shí)現(xiàn)原子性、有序性、可見性
synchronized和Lock如何保證操作的原子性？
synchronized和Lock通過(guò)保證任一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行含有共享變量的代碼塊(對(duì)于沒有 synchronized和Lock修飾的非同步方法、非同步代碼塊，不會(huì)阻塞的，它們與 synchronized和Lock無(wú)關(guān))，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。
synchronized和Lock如何保證操作的可見性？
synchronized和Lock通過(guò)保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼（保證原子性），并且在釋放鎖之前會(huì)將對(duì)變量的修改刷新到主存當(dāng)中（保證可見性），因此可以保證可見性。
synchronized和Lock如何保證操作的有序性？
synchronized和Lock保證每個(gè)時(shí)刻是有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼（保證原子性），其原子內(nèi)部順序執(zhí)行，保證有序性，原子外部沒有互斥資源，不需要保證有序性，所有保證了有序性。
7.2 哪些是原子操作，哪些是非原子操作？
只有讀取和常量復(fù)制才是原子操作
變量賦值是兩步操作，常量計(jì)算是兩步操作。
變量計(jì)算是三步操作。
7.3 有序性中的 happen-before 先行發(fā)生原則？
Java內(nèi)存模型具備一些先天的“有序性”，即不需要通過(guò)任何手段就能夠得到保證的有序性，這個(gè)通常也稱為happens-before原則。
如果兩個(gè)操作執(zhí)行次序可以使用happens-before推導(dǎo)出來(lái)，則先后順序確定，虛擬機(jī)無(wú)法對(duì)其重排序。
如果兩個(gè)操作的執(zhí)行次序無(wú)法從happens-before原則推導(dǎo)出來(lái)，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機(jī)可以隨意地對(duì)它們進(jìn)行重排序。
下面就來(lái)具體介紹下happens-before原則（先行發(fā)生原則）：
（1）程序次序規(guī)則：一個(gè)線程內(nèi)，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作；
（2）鎖定規(guī)則：一個(gè)unLock操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一個(gè)鎖額lock操作；
（3）volatile變量規(guī)則：對(duì)一個(gè)變量的寫操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作；
（4）傳遞規(guī)則：如果操作A先行發(fā)生于操作B，而操作B又先行發(fā)生于操作C，則可以得出操作A先行發(fā)生于操作C；
（5）線程啟動(dòng)規(guī)則：Thread對(duì)象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每個(gè)一個(gè)動(dòng)作；
（6）線程中斷規(guī)則：對(duì)線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測(cè)到中斷事件的發(fā)生；
（7）線程終結(jié)規(guī)則：線程中所有的操作都先行發(fā)生于線程的終止檢測(cè)，我們可以通過(guò)Thread.join()方法結(jié)束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測(cè)到線程已經(jīng)終止執(zhí)行；
（8）對(duì)象終結(jié)規(guī)則：一個(gè)對(duì)象的初始化完成先行發(fā)生于他的finalize()方法的開始。
這8條規(guī)則中，前4條規(guī)則是比較重要的，后4條規(guī)則都是顯而易見的。
下面我們來(lái)解釋一下前4條規(guī)則：
第一條規(guī)則：對(duì)于程序次序規(guī)則來(lái)說(shuō)，我的理解就是一段程序代碼的執(zhí)行在單個(gè)線程中看起來(lái)是有序的。注意，雖然這條規(guī)則中提到“書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作”，這個(gè)應(yīng)該是程序看起來(lái)執(zhí)行的順序是按照代碼順序執(zhí)行的，因?yàn)樘摂M機(jī)可能會(huì)對(duì)程序代碼進(jìn)行指令重排序。雖然進(jìn)行重排序，但是最終執(zhí)行的結(jié)果是與程序順序執(zhí)行的結(jié)果一致的，它只會(huì)對(duì)不存在數(shù)據(jù)依賴性的指令進(jìn)行重排序。因此，在單個(gè)線程中，程序執(zhí)行看起來(lái)是有序執(zhí)行的，這一點(diǎn)要注意理解。事實(shí)上，這個(gè)規(guī)則是用來(lái)保證程序在單線程中執(zhí)行結(jié)果的正確性，但無(wú)法保證程序在多線程中執(zhí)行的正確性。
第二條規(guī)則也比較容易理解，也就是說(shuō)無(wú)論在單線程中還是多線程中，同一個(gè)鎖如果出于被鎖定的狀態(tài)，那么必須先對(duì)鎖進(jìn)行了釋放操作，后面才能繼續(xù)進(jìn)行l(wèi)ock操作。
第三條規(guī)則是一條比較重要的規(guī)則，也是后文將要重點(diǎn)講述的內(nèi)容。直觀地解釋就是，如果一個(gè)線程先去寫一個(gè)變量，然后一個(gè)線程去進(jìn)行讀取，那么寫入操作肯定會(huì)先行發(fā)生于讀操作。
第四條規(guī)則實(shí)際上就是體現(xiàn)happens-before原則具備傳遞性。
7.4 volatile保證可見性、有序性、不保證原子性？
(1)volatile修飾的變量進(jìn)行寫操作，立即可見，從而保證可見性；（強(qiáng)制將對(duì)緩存的修改操作（即寫操作）立即寫入主存；如果是寫操作，導(dǎo)致其他CPU中對(duì)應(yīng)的緩存行無(wú)效，讓其他CPU只能從主存中拿剛剛更新的，兩個(gè)操作（立即寫入主存和使其他CPU中對(duì)應(yīng)的緩存行失效）保證可見性）
JVM層面，線程中工作內(nèi)存緩存行失效，只能到主存中拿；
硬件層面，CPU中緩存行失效，只能到主存中拿。
(2)第一層含義的不足，volatile修飾的變量進(jìn)行讀操作，是不可見的，是不更新的
(3)volatile修飾的變量禁止指令重排序，它確保指令重排序時(shí)不會(huì)把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會(huì)把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時(shí)，在它前面的操作已經(jīng)全部完成
1）在程序執(zhí)行時(shí)，當(dāng)程序執(zhí)行到volatile變量的讀操作或者寫操作時(shí)，在其前面的操作的更改肯定全部已經(jīng)進(jìn)行，且結(jié)果已經(jīng)對(duì)后面的操作可見；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行；
2）在指令優(yōu)化時(shí)，不能將在對(duì)volatile變量訪問的語(yǔ)句放在其后面執(zhí)行，也不能把volatile變量后面的語(yǔ)句放到其前面執(zhí)行。
兩個(gè)不同的，第一條指明程序執(zhí)行的情況，第二條指明指令優(yōu)化不能違反第一條所保證的，只能指令優(yōu)化被volatile變量分隔的。
(4)第二層含義的不足，語(yǔ)句3中包含volatile修飾的變量，但是語(yǔ)句1和語(yǔ)句2的順序、語(yǔ)句4和語(yǔ)句5的順序是不作任何保證的。
可見性只能保證每次讀取的是最新的值，原子性保證操作不被打斷。
比如 stop = true; 中常量復(fù)制，是原子操作，只要保證可見性，所以正確。
又如 自增操作是三步操作，所有要同時(shí)保證原子性和可見性，所以出錯(cuò)。
7.5 volatile底層原理：volatile底層是如何保證可見性和有序性的？
lock前綴指令
7.6 如何彌補(bǔ)volatile關(guān)鍵字的不足？
1）對(duì)volatile變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
2）該volatile變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
舉例：標(biāo)記位和單例模式雙層檢測(cè)
八、小結(jié)
volidate關(guān)鍵字，完成了。
天天打碼，天天進(jìn)步?。?！
