序言
volatile關(guān)鍵字的特性及作用
想要理解volatile關(guān)鍵字的作用，需要先對jvm中的內(nèi)存模型有所了解。
Java內(nèi)存模型規(guī)定，對于多個線程共享的變量，存儲在主內(nèi)存當中，每個線程都有自己獨立的工作內(nèi)存（比如CPU的寄存器），線程只能訪問自己的工作內(nèi)存，不可以訪問其它線程的工作內(nèi)存。工作內(nèi)存中保存了主內(nèi)存共享變量的副本，線程要操作這些共享變量，只能通過操作工作內(nèi)存中的副本來實現(xiàn)，操作完畢之后再同步回到主內(nèi)存當中。
對jvm的內(nèi)存模型有了基本的了解后，再來看volatile關(guān)鍵字的幾個重要特性
內(nèi)存一致性
假設(shè)現(xiàn)在有兩個工作線程A和B以及一個控制工作流的標志位flag
Thread A;
Thread B;
boolean flag = true;
A線程中對flag做了一些修改(將flag置為false)，但此時Thread A只是再修改線程私有的工作內(nèi)存，ThreadB看不到這個修改，那么此時ThreadB依賴標志位的一些邏輯就將變得不再可靠.
Thread A;
Thread B;
volatile boolean flag = true;
但如果將標志位用volatile關(guān)鍵字來修飾，ThreadA再修改標志位flag的時候從主內(nèi)存中刷新變量的最新值，同時將線程B工作內(nèi)存中的flag變量置為不可靠狀態(tài)(dirty)，那么下次ThreadB如果要使用flag標志位的時候就會從主內(nèi)存中讀取變量的最新值，從而保證了變量再不同線程中的一致性.
防止指令重排
先看下jvm中指令重排的定義：
指令重排序是JVM為了優(yōu)化指令，提高程序運行效率，在不影響單線程程序執(zhí)行結(jié)果的前提下，盡可能地提高并行度。編譯器、處理器也遵循這樣一個目標。注意是單線程。多線程的情況下指令重排序就會給程序員帶來問題。
關(guān)于指令重排，可以通過單例模式的經(jīng)典模式雙重加鎖來詳細了解:
if(mInstance==null){
synchronized(mObject){
mInstance = new Instance();
}
}
return mInstance;
雙重加鎖單例模式是一種懶漢式的加載模式，為了減少鎖的消耗會再函數(shù)入口處提前判空，再在鎖的代碼段落內(nèi)初始化實例。但實際上初始化的代碼并非原子操作:
mInstance = new Instance()
它是有三條指令組合而成的:
memory =allocate(); //1：分配對象的內(nèi)存空間
ctorInstance(memory); //2：初始化對象
instance =memory; //3：instance指向剛分配的內(nèi)存地址，此時對象還未初始化
如果jvm對這三條指令進行指令重排，比如按照 1-3-2 的順序執(zhí)行，那么在下面這種場景下就會產(chǎn)生問題：
ThreadA調(diào)用 getInstance()方法執(zhí)行完了1和3兩條指令，此時對象未初始化但是mIntance已經(jīng)指向了一塊內(nèi)存區(qū)域；
ThreadB此時進入getIntance()方法，判定mIntance引用不為空，直接返回。
ThreadB就會使用到未初始化的實例對象，產(chǎn)生不可預(yù)期的錯誤.
volatile關(guān)鍵字通過禁止指令重排來避免了這種問題的產(chǎn)生.
內(nèi)存屏障
上面總結(jié)到volatile關(guān)鍵字可以實現(xiàn)變量在各線程中的一致性，并且具有禁止指令重排的功能。其實這兩個特性是通過內(nèi)存屏障來實現(xiàn)的.
內(nèi)存屏障是jvm上的指令,jvm上還有其它指令例如：
(1) lock:將主內(nèi)存中的變量鎖定，為一個線程所獨占
(2) unclock:將lock加的鎖定解除，此時其它的線程可以有機會訪問此變量
(3) read:將主內(nèi)存中的變量值讀到工作內(nèi)存當中
(4) load:將read讀取的值保存到工作內(nèi)存中的變量副本中。
(5) use:將值傳遞給線程的代碼執(zhí)行引擎
(6) assign:將執(zhí)行引擎處理返回的值重新賦值給變量副本
(7) store:將變量副本的值存儲到主內(nèi)存中。
(8) write:將store存儲的值寫入到主內(nèi)存的共享變量當中。
從功能上內(nèi)存屏障可以分為兩種：
- 讀障礙：在某條指令前插入讀障礙指令，保證從主內(nèi)存中讀取最新值.
- 寫障礙：在某條指令后插入寫障礙指令，保證將緩沖區(qū)工作內(nèi)存中的值寫入到主內(nèi)存.
而內(nèi)存屏障指令具體可分為四種:
loadload: 在load1和load2指令之間插入，保障在執(zhí)行l(wèi)oad2之前l(fā)oad1指令的讀取操作完成.
storestore: 在store1和store2指令之間插入，保障在執(zhí)行store2之前store1指令的寫入操作對其它線程(處理器)可見.
loadstore: 在load1和store2指令之間插入，保障在執(zhí)行store2之前l(fā)oad1指令的讀取操作完成.
storeload 在store1和load2指令之間插入，保障在執(zhí)行l(wèi)oad2之前store1指令的寫入操作完成并對其它線程(處理器)可見.
volatile關(guān)鍵字的注意事項
volatile關(guān)鍵字使得對于單個變量的讀寫操作具有了原子性，但不包括自增自減這種操作。也就是說
volatile a;
a = 1;
b = a;
在語義上等同于
sychronized(){
a = 1;
}
synchronized(){
b =a;
}
但
volatile a;
a++;
這種操作并不具有原子性，因為a++并非一條指令!,當翻譯成jvm上的機器碼時，它會變成若干條指令.
