volatile特性及原理

背景：
处理器在执行内存写操作时，先将数据写入缓冲期中，而不是直接写入高速缓存。所以在多核处理器时代，会产生变量可见性的问题。而编译器和执行期为提高性能会对指令进行重排序，在多线程环境下可能会造成结果不符合预期，而volatile提供了内存可见性已经禁止重排的特性。

保证内存可见性

现象：
被volatile修饰的关键字，当发生修改后立即刷新到主内存，当其他cpu需要读取这个volatile变量时设置本地缓存中该变量地址无效，从主内存重新读取，实现了内存可见性

原理：
编译器在编译时发现volatile，插入lock（即内存屏障）前缀指令，而lock有以下2个特性
1.写变量后会强制刷新回主内存
2.读该变量时会直接从主内存读取

禁止指令重排序

现象：JMM(java内存模型)基于happens-before原则基于volatile的写happens-before对volatile变量的读，实现执行顺序

原理：编译器发现一个volatile变量，那么在编译的时候会加入内存屏障（也就是指令），当cpu对这个变量做操作前后强制向主内存读写，而不经过cpu自己的本地缓存区

无法保证原子性&安全性

volatile无法保证原子性，因为对于一个变量的读操作，可以解释为以下3部分

1. 读取volatile变量到本地
2. 修改变量值
3. local值写会主内存

所以在这3步中无法保证原子性，juc包中提供了automic*组件保证原子操作