Volatile是如何保证线程可见的？详解 volatile 主内存 工作内存 jmm 缓存一致性 总线

Volatile是如何保证线程可见的？
摘要
本文以volatile最常见的2个问题为线索，基于汇编lock前缀指令和cpu原子操作等底层知识，初步对volatile的底层原理进行描述。通过本文的论述，基本上能够解释以下2个问题：1）为什么volatile能够保证线程可见性？2）为什么volatile不能实现操作原子性？

研究思路
首先分析jmm内存模型，结合cpu的8个原子操作
然后介绍CPU的缓存一致性协议
最后结合jmm和缓存一致性协议，解释为什么volatile可以保证线程可见
基本概念
首先对后文需要使用的概念做一个描述，主要概念如下

什么是主内存？
主内存是所有的线程所共享的,主要包括本地方法区和堆
所有的变量都存储在主内存中(虚拟机内存的一部分)，对于所有线程都是共享的
每条线程都有自己的工作内存，工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。
线程之间无法直接访问对方的工作内存中的变量，线程间变量的传递均需要通过主内存来完成
什么是线程工作内存？
CPU不能直接操作主内存的数据，而只能操作数据的拷贝副本，这个副本就存在工作内存中，这样设计的目的是为了提高计算效率，工作内存的效率是主内存的10倍-100倍
工作内存是一个统称，包括L1~L3级缓存以及寄存器。
什么是缓存行？
CPU将变量从主内存加载到工作内存，基本的单位是一个缓存行单元，缓存行的大小是固定的，而不是需要一个int就加载4个字节。
每个缓存行有3部分内容，分别是状态、地址和数据。