volatile
相关概念
为了解决缓存一致性问题，通常在硬件上采取的两种解决方法：
1、通过再总线加LOCK#锁的方式；
2、通过缓存一致性协议；
并发编程的三个概念：
原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。
可见性：指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。但JVM真正执行代码的时候可能会发生指令重排序所以没办法保证有序性；
指令重排序：一般来说，处理器或编辑器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的（as-if-serial）。
java编译器、运行时和处理器都会保证java在单线程下遵循as-if-serial语义；
volatile关键词的语义
一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：
1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
2）禁止进行指令重排序。
可见性的原理
线程写volatile变量的过程：
1、改变线程工作内存中volatile变量副本的值；
2、将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存；
线程读volatile变量的过程：
1、从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中；
2、从工作内存中读取volatile变量的副本；
通俗地讲：volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中重读该变量的值，而当该变量发生变化时，又会强迫线程将最新的值刷新到主内存。这样任意时刻，不同的线程总能看到该变量的最新值；
对于同时操作volatile关键词修饰的变量的两个线程，当线程1进行修改时，会导致线程2的工作内存中缓存变量的缓存行失效（反映到硬件层的话就是CPU的缓存中对应的缓存行失效）
有序性的原理
volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：
1）当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行；
2）在进行指令优化时，不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。 另外，Java内存模型具备一些先天的“有序性”，即不需要通过任何手段就能够得到保证的有序性，这个通常也称为 happens-before 原则。如果两个操作的执行次序无法从happens-before原则推导出来，那么它们就不能保证它们的有序性，虚拟机可以随意地对它们进行重排序。
下面就来具体介绍下happens-before原则（先行发生原则）：
程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作；
锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作；
volatile变量规则：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作；
传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C；
线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作；
线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生；
线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行；
对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始；
这8条原则摘自《深入理解Java虚拟机》。
volatile的原理和实现机制
前面讲述了源于volatile关键字的一些使用，下面我们来探讨一下volatile到底如何保证可见性和禁止指令重排序的。
下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：
“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”
lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：
1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。
volatile的使用场景
volatile的使用范围：
1、volatile只能修饰成员变量（静态的、非静态的）；
2、多线程并发下才需要使用它；
volatile的使用场合：
要在多线程中安全的使用volatile变量，必须同时满足以下条件：
1、对变量的写入操作不依赖其当前值；
不满足的情况：i++、i=i*5等；
满足的情况：Boolean变量等；
2、该变量没有包含在具有其他变量的不变式中；
不满足：不变式 low<up
volatile的典型应用场景：
1、只有一个修改着，多个使用者，要求保证可见性的场景；
状态标识量；
volatile boolean inited = false;
//线程1:
context = loadContext();
inited = true;
//线程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
数据定期发布，多个获取者；
2、java中的双重检查
class Singleton{
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if(instance==null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(instance==null)
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
synchronized和volatile关键词的比较
volatile不需要加锁，比synchronized更轻量级，不会阻塞线程；
从内测可见性角度看，volatile读相当于加锁，volatile写相当于解锁；
synchronized即能保证可见性，又能保证原子性，而volatile只能保证可见性无法保证原子性。