volatile的实现原理

相关的概念：

1.原子性：一个操作或多个操作是不可中断的。操作一旦开始就不会被其他线程干扰。

2.可见性：当一个线程修改了共享变量后，其他线程是否能够立马知道这个修改。

3.有序性：代码转化为机器指令后的顺序和代码的顺序是一样的。
在实际情况下，代码转化成机器指令后，可能会发生指令重排，指令重排后并不会影响最后的结果，还有利于提高性能。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。

为什么会有内存屏障

• 每个CPU都会有自己的缓存（有的甚至L1,L2,L3），缓存的目的就是为了提高性能，避免每次都要向内存取。但是这样的弊端也很明显：不能实时的和内存发生信息交换，分在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同。
• 内存屏障就是用来解决缓存与内存的数据不同步问题的。

内存屏障

内存屏障分为两种：Load Barrier 和 Store Barrier即读屏障和写屏障。

Java中内存屏障

Java中内存屏障也是读屏障和写屏障组成。也就是下面四种

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要读取的数据被读取完毕。
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。
LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
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。它的开销是四种屏障中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能

volatile基础原理：

volatile修饰的变量，在翻译成汇编语言的时候，会有一个"LOCK: "前缀的指令。该指令的作用就相当于内存屏障，以此来解决可见性跟重排序的问题

LOCK前缀的指令在多核处理器下会引发两件事情。

1. 会禁止指令重排序，即屏障下面的代码不能跟屏障上面的代码交换执行顺序。
2. 线程修改完共享变量强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，并让其他缓存中相应的数据失效。

Lock前缀，Lock不是一种内存屏障，但是它能完成类似内存屏障的功能。Lock会对CPU总线和高速缓存加锁，可以理解为CPU指令级的一种锁。类似于Lock指令。
在具体的执行上，它先对总线和缓存加锁，然后执行后面的指令，在Lock锁住总线的时候，其他CPU的读写请求都会被阻塞，直到锁释放。最后释放锁后会把高速缓存中的脏数据全部刷新回主内存，且这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该地址的数据无效。

volatile特点：

1.volatile修饰的变量对所有的线程都具有可见性，当一个线程修改了这个变量的值，volatile 保证了新值能立即同步到主内存，，线程内部缓存中变量会成为失效的，此时线程在使用变量前会从主内存获取最新的值。

2.禁止指令重排序优化。 

注：本文仅仅是作为学习volatile的一些笔记。