以下截图及相关信息，均来源于马士兵公开课中
Volatile 禁止指令重排
CPU 存在乱序执行，Volatile 可以保证禁止指令重排（乱序执行）
一、Volatile 保证线程之间测试
测试代码：
volatile 关键字修饰与否，测试变量是否出现指令重排的结果
public class T01_Volatile_Rearrangement {
private static int x = 0, y = 0;
private static int a = 0, b = 0;
/**
* 可能出现的排列顺序：
* a(1),x(0),b(1),y(1) x:0 y:1
* a(1),b(1),x(1),y(1) x:1 y:1
* a(1),b(1),y(0),x(1) x:1 y:0
* <p>
* b(1),y(0),a(1),x(1) x:1 y:0
* b(1),a(1),y(1),x(1) x:1 y:1
* b(1),a(1),x(0),y(0) x:0 y:1
* <p>
* 不可能出现的情况为： x:0 y:0
* 除非出现这种情况：
* x(0),y(0),a(1),b(1)
* x(0),y(0),b(1),a(1)
* y(0),x(0),a(1),b(1)
* y(0),x(0),b(1),a(1)
* <p>
* 结论： x,y的执行在 a,b执行之前；说明了出现指令重排的情况
*
* @param args
* @throws InterruptedException
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (long i = 0; i < Long.MAX_VALUE; i++) {
x = 0;
y = 0;
a = 0;
b = 0;
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
Thread th1 = new Thread(() -> {
a = 1;
x = b;
latch.countDown();
});
Thread th2 = new Thread(() -> {
b = 1;
y = a;
latch.countDown();
});
th1.start();
th2.start();
latch.await();
String result = "第" + i + "次（" + x + "," + y + "）";
if (x == 0 && y == 0) {
System.err.println(result);
break;
}
}
}
}
运行结果：
- 当没有 volatile 关键字修饰时， 程序不会停止，因为不可能出现 x = 0 并且 y = 0 的情况；
- 当有 volatile 关键字修饰时， 程序停止，输出 x = 0 并且 y = 0 的情况。
产生的原因：
发生了指令重排，才会出现 x = 0 并且 y = 0 的情况。
若不发生指令重排，不可能出现 x = 0 并且 y = 0 的情况。
二、Volatile 是如何禁止指令重排的？
实现过程
Java代码层面：Volatile 关键字
Java字节码层面：ACC_VOLATITLE
JVM内存屏障：屏障两边的指令不可以重排序，保障有序！
-
hotspot 实现：
bytecodeinterpreter.cpp
int field_offset = cache->f2_as_index(); if (cache->is_volatile()) { if (support_IRIW_for_not_multiple_copy_atomic_cpu) { OrderAccess::fence(); }orderaccess_linux_x86.inline.hpp
inline void OrderAccess::fence() { if (os::is_MP()) { // always use locked addl since mfence is sometimes expensive #ifdef AMD64 __asm__ volatile ("lock; addl $0,0(%%rsp)" : : : "cc", "memory"); #else __asm__ volatile ("lock; addl $0,0(%%esp)" : : : "cc", "memory"); #endif } }
底层实现两种方式：
1.内存屏障
内存屏障sfence mfence lfence等系统原语
2.锁总线
内存屏障介绍
屏障指的是什么？屏障指的是一种特殊的指令（例如：barrier）,只要看到 barrier 就不让前后指令交换顺序，这就是使用屏障禁止指令重排。
屏障在底层角度：从CPU角度，每种CPU的屏障指令是不一样的，
例如：Intel（英特尔）
CPU内存屏障，Intel设计得比较简单，总共只有3条指令：
①sfence：也就是save fence，写屏障指令。在sfence指令前的写操作必须在sfence指令后的写操作前完成。
②lfence：也就是load fence，读屏障指令。在lfence指令前的读操作必须在lfence指令后的读操作前完成。
③mfence：在mfence指令前得读写操作必须在mfence指令后的读写操作前完成。
Java是跨平台的语言，Java怎么保证在不同的平台，都能够实现呢
JVM定义规范，定义无论是Linux上的JVM，还是Window上的JVM，还是在Intel CPU上的JVM，我只要使用了Volatile 关键词，哪一个都不允许指令交换顺序。
JVM内存屏障
无论哪种CPU或者哪种系统上的JVM必须实现这四种屏障；
LoadLoad屏障：
对于这样的语句：Load1;LoadLoad;Load2
在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据读取完毕。
即： Load1 读取数据完毕后， Load2才能读取数据
StoreStore屏障：
对于这样的语句：Store1; StoreStore; Store2
在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。
即：Store1写入操作完毕后， Store2才能进行写入操作
LoadStore屏障：
对于这样的语句： Load1; LoadStore; Store2
在Store2及后续代码写入操作被刷出前，保证Load1读取的数据读取完毕。
即：Load1 读取数据完毕后， Store2才能进行写入操作
StoreLoad屏障：
对于这样的语句：Store1; StoreLoad; Load2
在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。
即：Store1写入操作完毕后， Load2才能读取数据
