java内存模型以及Volatile

Java内存模型

Java内存模型是屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问的差异，以实现Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
Java内存模型规定，所有的变量都是在主存中存储，所有的变量操作（读/写）都必须是在工作内存中进行。工作内存保存了线程中所有的变量，这些变量都是从主存中copy出来的。工作内存是每一个线程独有的内存，不能被其他线程所访问。线程间的值传递都是通过主存来完成的。
线程从主存中获取变量时是先保存在CPU缓存，然后在保存在工作内存中。
线程（工作内存）—CPU缓存–主存

可见性、原子性、有序性

可见性是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。

//线程1执行的代码
int i = 0;
i = 10;
//线程2执行的代码
j = i;

假若执行线程1的是CPU1，执行线程2的是CPU2。由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中，然后赋值为10，那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。
　　此时线程2执行 j = i，它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中，注意此时内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.
　　这就是可见性问题，线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。
原子性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。

x = 10;         //语句1
y = x;         //语句2
x++;           //语句3
x = x + 1;     //语句4

咋一看，可能会说上面的4个语句中的操作都是原子性操作。其实只有语句1是原子性操作，其他三个语句都不是原子性操作。
语句1是直接将数值10赋值给x，也就是说线程执行这个语句的会直接将数值10写入到工作内存中。
语句2实际上包含2个操作，它先要去读取x的值，再将x的值写入工作内存，虽然读取x的值以及 将x的值写入工作内存 这2个操作都是原子性操作，但是合起来就不是原子性操作了。
同样的，x++和 x = x+1包括3个操作：读取x的值，进行加1操作，写入新的值。
所以上面4个语句只有语句1的操作具备原子性。
也就是说，只有简单的读取、赋值（而且必须是将数字赋值给某个变量，变量之间的相互赋值不是原子操作）才是原子操作。
从上面可以看出，Java内存模型只保证了基本读取和赋值是原子性操作，如果要实现更大范围操作的原子性，可以通过synchronized和Lock来实现。由于synchronized和Lock能够保证任一时刻只有一个线程执行该代码块，那么自然就不存在原子性问题了，从而保证了原子性。
有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
指令重排序，一般来说，处理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。
在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

volatile关键字

volatile修饰的变量（共享变量）来说，当变量被修改以后，就会强制写到主内存中。而当线程要读取变量时，就会去主内存中读取，而不是在工作内存中读取，这就有效的保证了线程之间变量的可见性。
volatile特性一：内存可见性，即线程A对volatile变量的修改，其他线程获取的volatile变量都是最新的。
volatile特性二：可以禁止指令重排序

参考文章

浅谈volatile关键字
Java内存模型
你真的了解volatile关键字吗？