volatile初步
volatile只能修饰在类中定义的变量，它可以保证多线程访问共享变量的可见性。由于线程在处操作数据的时候，不是每次都从内存中获取，而且读写都是从Cache中查找，如果没有命中，再去内存中获取，并且修改为对象的值，并不立即写会内存，而是先存储到cache中，因此当线程A对共享变量修改后，修改的值保存在线程A的缓存中，线程B获取共享变量的也从它自己的缓存中获取，因此线程B看不到线程A的修改。
如果一个共享变量被volatile修饰，那么当A线程对该变量进行了修改操作后，它会立即把共享变量值写会到内存，并且通知线程B所在的CPU：缓存中的共享变量已经失效，需要重新从内存中获取。线程B在读取共享变量的时候，会跳过缓存，直接从内存中加载共享变量。
volatile原理分析
为了理解volatile，可以把对volatile变量的单个读/写看成使用同一个锁对些单个读/写作了同步。从内存语义角度说：volatile的写和锁的释放有相同语义，volatile的读和锁的获取有相同语义，锁的happens-before原则规定，锁的释放是在锁的获取之前。因此volatile的读总能看到volatile变量上一次的写。
锁的内存语义
当一个线程要将自己的持有的锁进行释放时，JMM会把修改后的共享变量从本地内存刷新到共享内存中。
当一个线程要申请锁成功后，JMM会该线程对应的本地内存设置为无效，从而是被监视器保护的临界区代码必须从共享内存中获取共享变量的值。
volatile内存语义
当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内
存。
当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。线程接下来将从主
内存中读取共享变量。
JMM对volatile语义的实现
在开始介绍volatile内存语义的实现之前，补充一下内存屏障的概念
内存屏障
| 屏障类型 | 指令示例 | 说明 |
|---|---|---|
| LoadLoad | load1;LoadLoad;load2 | load1的装载指令先于load2及其后续的所有装载指令 |
| LoadStore | load1;LoadStore;store1 | load1装载数据先于store1及其后续所有存储指令 |
| StoreStore | store1;StoreStore;store2 | store1对其他线程内存可见先于store2及其后续的所有存储指令 |
| StoreLoad | store1;StoreLoad;load1 | store1对其他线程内存可见先于load1及其后续装载指令的状态。StoreLoad屏障还确保StoreLoad屏障之前所有的内存访问指令（读和写）完成后，才会执行屏障后续的内存访问指令 |
JMM为了保证可见性，java编译器在生成指令字节码的时候，会在一些特殊的位置，加上一些内存屏障来禁止特定类型的处理器重排。JMM把内存屏障分为4类：
| 屏障类型 | 指令示例 | 说明 |
|---|---|---|
| LoadLoad | load1;LoadLoad;load2 | load1的装载指令先于load2及其后续的所有装载指令 |
| LoadStore | load1;LoadStore;store1 | load1装载数据先于store1及其后续所有存储指令 |
| StoreStore | store1;StoreStore;store2 | store1对其他线程内存可见先于store2及其后续的所有存储指令 |
| StoreLoad | store1;StoreLoad;load1 | store1对其他线程内存可见先于load1及其后续装载指令的状态。StoreLoad屏障还确保StoreLoad屏障之前所有的内存访问指令（读和写）完成后，才会执行屏障后续的内存访问指令 |
volatile内存语义实现
JMM对volatile修饰的对象做出了比较严格的规定，通过禁止重排来实现JMM对volatile定义的语义，JMM规定了volatile的如下操作不能进行重排：
从图中可以看出：
- 当第一个操作是volatile读的时候，它禁止与它后面任何操作（普通读写、volatile读写）进行重排
- 当第二个操作是volatile写的时候，他禁止与它前面任何操作（普通读写、volatile读写）进行重排
- 当第一操作是volatile写，第二个操作是volatile读，JMM禁止这两个操作重排
为了实现上面的重排规则，JMM规定了在生产volatile的字节码时候，对应插入的内存屏障指令：
- volatile写操作之前：插入StoreStore内存屏障
- volatile写操作之后：插入StoreLoad内存屏障(防止与第二个volitale变量读重排)
- volatile读操作之后：插入LoadLoad内存屏障
- volatile读操作之后：插入LoadStore内存屏障
