Java中volatile关键字
volatile的用法
在java中，为了保证多线程并发中的原子性问题、可见性问题和有序性问题。java语言定义了很多相关的关键字，比如说synchronized、volatile、final等。本文主要说明的就是volatile关键字
volatile一般可以理解成“轻量级别的synchronized”，这是因为其有些功能和synchronized相似。但和synchronized不同的是，volatile只能修饰变量，不能修饰方法或代码块。
而它的用法也很简单, 只需要在一个可能被多线程同时调用的变量前使用volatile修饰即可。如下面使用双重锁校验的单例模式:
public class Singleton{
private volatile Singleton single;
private Singleton(){}
public Singleton getSingleton(){
if(single == null){
synchronized(Singleton.class){
if(single == null){
single = new Singleton();
}
}
}
return single;
}
}如上代码是一个volatile关键字的简单用法示例，至于为什么使用双重锁校验，和为什么使用了volatile的同时又使用synchronized等相关问题，会在其他文章中解释，这里不多做赘述。
volatile的原理
说到原理，可能要稍微说一下计算机内存和缓存的相关知识。
大家应该知道，计算机主要的运算处理等都是在CPU中进行，而数据是存储在内存中。这里我们将计算机的物理内存称为主内存。CPU在处理数据的时候要和内存交互，去读取内存。
但随着技术的发展，CPU的处理速度一直在增加，导致去内存中读写的速度跟不上CPU的处理速度了。这时候，缓存技术就应运而生。
缓存就是保存一份主存中部分数据的备份，这部分数据正式CPU所要处理的。缓存的特点是速度快、内存小和比较贵。有了缓存，CPU处理数据就只需要去和缓存交互，当处理完了，
缓存会把数据在刷写入主存当中。就相当与在主内存和CPU中间有增加了一个高速的中介，那就是缓存。
但随着技术的进步，一级的缓存速度也不够了，这时候就出来的二级缓存，甚至是三级缓存。总之，道理大概都一样，速度更快，内存更小，价格更贵。每一级缓存都是存储了上一级的部分数据。
好的，由于缓存的出现，也带来了一些问题。因为，最开始的时候，只有主内存的时候，比如说现在有多个线程，每个线程访问的数据都是在主存中。这不会有什么问题，因为每个线程访问的都是同一个
变量。这个变量对所有线程都是可见的。比如说，一个变量初始值为1，线程1进行操作将其改为2了，这时候线程2是知道这个值变为2了的。但现在引入了缓存技术，缓存是这样的，单核的CPU问题还好，
因为单核的只有一套缓存，所有线程共用这套缓存，那数据的可见性也是可以保证的。现在问题是多核CPU下的多线程，因为在多核下的缓存是这样的：每个核有自己的一级缓存或者一级和二级，然后共享
三级缓存和内存。打个比方，现在比如说有多核CPU比较高级，拥有3级缓存。那现在是这样的，每个核有自己的一级和二级缓存。三级缓存是共享的，而三级缓存和主存交互。如下图：
这时候，如果其中一个核上的线程更改了数值，这时候另外的核上缓存是不知道的（不可见）。比如，在主存中有变量a = 1；这时候core1中执行了a += 1;而core2中执行的是a += 2.
比如core1中先执行，因为处理过程两个核有自己的一级和二级缓存，这时候其实a已经等于2了，而core2中的L1保存的a还是等于1，所以他执行后会将a置为3，而实际我们想要的结果应该是a值为4。
这个就是缓存一致性问题。
而除了上面说的缓存一致性问题，在大多数处理器中，还存在乱序执行的问题，就是处理器为了更充分的使用资源，会进行处理器优化。而很多语言的编译器也会有类似的有话，比如说java虚拟机的
JIT（即时编译器）就会做指令重排操作。
看了这些物理层面上的理论，都有点儿忘了自己要说什么了。好了，现在让我们将其与今天的问题结合起来。其实在并发变成的过程中，我们关注的的是变量的可见性问题、原子性问题和有序性问题。
而上面是说的缓存一致性问题所对应的就是可见性问题，而处理器优化乱序执行可能会导致原子性问题，指令重排导致的就是有序性问题。
现在铺垫的差不多了（其实还应该说一下java的内存模型，有兴趣的可以自行查阅资料），我们来说一下volatile的执行原理。
当使用volatile关键字修饰变量，当修改变量时，java虚拟机会向处理器发送一个lock前缀的指令，会让这个存于缓存中的值，马上回写到主存中。因为java的内存模型规定，每个线程只操作自己的工作内存，
工作内存之间是不可见的，变量的交互只能通过主存来传递。这里边有一个缓存一致性协议。
说白了就是，当使用volatile关键字修饰变量时，变量修改后会马上刷写到主存中，而要使用该变量时，必须先重新从主存中读取该变量到缓存中。这样就解决了缓存一致性问题。
volatile_可见性问题
上面说了，volatile的机制，它可以解决缓存一致性问题，也就是它是能保证线程执行过程中，变量是可见的。
volatile可以解决可见性问题。
volatile_有序性问题
前面我们提到，JIT进行指令重排时，可能会导致代码的执行顺序出现问题。比如，要执行的顺序是creat->search->delete,而由于指令重排，导致真正的执行顺序为search->delete->creat
这肯定是我们不能接受的。而volatile关键字可以有效的避免这个问题，因为它是可以禁止指令重排的。
volatile可以解决有序性问题。
volatile_原子性问题
所谓原子性，简单来说就是一个操作是不可中断的，要不执行完毕，要不不执行。java中的synchronized中是使用字节码指令monitorenter和monitorexit
来保证原子性的。而volatile关键字与这两个指令没有任何关系。所以其无法解决原子性问题。
volatile无法保证原子性
总结
本文主要就是针对volatile关键字做了简单的说明。
- volatile的运行原理。
- volatile与可见性、有序性和原子性问题的相关知识。
- 简单描述了计算机内存和缓存。
之后会再出文描述synchronized关键字。
