一、volatile两大特点

1、可见性 2、有序性

二、volatile的内存语义

1、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立即刷新回主内存中。

2、、当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存设置为无效，重新回到主内存中读取最新共享变量。

3、volatile的写内存语义是直接刷新到主内存中，读的内存语义是直接从主内存中读取。

三、volatile内存屏障

内存屏障(也称内存栅栏，屏障指令，是一类同步屏障指令，是CPU或编译器在对内存随机访问的操作中的一个同步点，使得此点之前的所有读写操作都执行后才可以开始执行此点之后的操作)，避免代码重新排序。内存屏障其实就是一个JVM指令，Java内存模型的重排规则会要求Java编译器在生产JVM指令时插入特定的内存屏障指令，通过这些内存屏障指令，volatile实现了Java内存模型中的可见性和有序性(禁重排)，但volatile无法保证原子性。

内存屏障之前的所有写操作都要回写到主内存，

内存屏障之后的所有读操作都能获得内存屏障之前的所有写操作的最新结果(实现了可见性)。

写屏障：告诉处理器在写屏障之前将所有存储都缓存中的数据同步到主内存。就是当看到Store屏障指令，就必须把该指令之前所有写入指令执行完毕。

读屏障：处理器在读屏障之后的读操作，都在读屏障之后执行。也就是在Load屏障指令之后就能够保证后面的读取数据指令一定能够读取到最新的数据。

因此重排序时，不允许把内存屏障之后的指令重排序到内存屏障之前。也就是对一个volatile变量的写，先行发生于任意后续对这个volatile变量的读，也叫写后读。

四、volatile四大屏障

1、LoadLoad Load1；LoadLoad；Load2 保证load1的读取操作在load2及后续读取操作之前执行。

2、StoreStore Store1：StoreStore；Store2 在store2及其后的写操作执行前，保证store1的写操作已刷新到主内存

3、LoadStore Load1；Loadstore；Store2 在store2及其后的写操作执行前，保证load1的读操作已读取结束

4、StoreLoad Store1；StoreLoad；Load2 保证store1的写操作已刷新到主内存之后，load2及其后的读操作才能执行。

五、volatile的特性

1、保证可见性：保证不同线程对某个变量完成操作后结果及时可见，即该共享变量一旦改变所有线程即可见。

public class volatiles {
    public static volatile boolean flag = true;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t开始执行");
            while (flag){

            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tflag被修改为false");
        },"t1").start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        flag = false;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "flag修改完成");
    }
}

2、没有原子性：volatile变量的复合操作不具有原子性

public class volatiles {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 1; j <=1000 ; j++) {
                    student.addNumber();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(student.number);
    }
}
class Student{
    volatile int number;
    public void addNumber(){
        number++;
    }
}

对于volatile变量具备可见性，JVM只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的，也仅是数据加载时是最新。但是多线程环境下，“数据计算”和“数据赋值”操作可能多次出现，若数据在加载之后，若主内存volatile修饰变量发生修改之后，线程工作内存中的操作将会作废去读主内存最新值，操作出现写丢失问题。即各线程私有内存和主内存公共内存中变量不同步，进而导致数据不一致。由此可见volatile解决的是变量读时的可见性问题，但无法保证原子性，对于多线程修改主内存共享变量的场景必须使用加锁同步。

3、指令禁重排

重排序：是指编译器和处理器为了优化程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段，有时候会改变程序语句的先后顺序。

不存在数据依赖关系，可以重排序；存在数据依赖关系，禁止重排序。但重排后的指令绝对不能改变原有的串行语义！

重排序的分类和执行流程：