Java內存模型
隨著計算機的CPU的飛速發展，CPU的運算能力已經遠遠超出了從主內存（運行內存）中讀取的數據的能力，為了解決這個問題，CPU廠商設計出了CPU內置高速緩存區。高速緩存區的加入使得CPU在運算的過程中直接從高速緩存區讀取數據，在一定程度上解決了性能的問題。但也引起了另外一個問題，在CPU多核的情況下，每個處理器都有自己的緩存區，數據如何保持一致性。為了保證多核處理器的數據一致性，引入多處理器的數據一致性的協議，這些協議包括MOSI、Synapse、Firely、DragonProtocol等。
JVM在執行多線程任務時，共享數據保存在主內存中，每一個線程（執行再不同的處理器）有自己的高速緩存，線程對共享數據進行修改的時候，首先是從主內存拷貝到線程的高速緩存，修改之後，然後從高速緩存再拷貝到主內存。當有多個線程執行這樣的操作的時候，會導致共享數據出現不可預期的錯誤。
舉個例子：
i++;//操作
這個i++操作，線程首先從主內存讀取i的值，比如i=0，然後複製到自己的高速緩存區，進行i++操作，最後將操作後的結果從高速緩存區複製到主內存中。如果是兩個線程通過操作i++,預期的結果是2。這時結果真的為2嗎？答案是否定的。線程1讀取主內存的i=0,複製到自己的高速緩存區，這時線程2也讀取i=0,複製到自己的高速緩存區，進行i++操作，怎麼最終得到的結構為1，而不是2。
為了解決緩存不一致的問題，有兩種解決方案：
在總線加鎖，即同時只有一個線程能執行i++操作（包括讀取、修改等）。
通過緩存一致性協議
第一種方式就沒什麼好說的，就是同步代碼塊或者同步方法。也就只能一個線程能進行對共享數據的讀取和修改，其他線程處於線程阻塞狀態。
第二種方式就是緩存一致性協議，比如Intel 的MESI協議，它的核心思想就是當某個處理器寫變量的數據，如果其他處理器也存在這個變量，會發出信號量通知該處理器高速緩存的數據設置為無效狀態。當其他處理需要讀取該變量的時候，會讓其重新從主內存中讀，然後再複製到高速緩存區。
編髮編程的概念
併發編程的有三個概念，包括原子性、可見性、有序性。
原子性
原子性是指，操作為原子性的，要麼成功，要麼失敗，不存在第三種情況。比如：
這個複雜操作是原子性的。再比如：
i=0這是一個賦值操作，這一步是原子性操作；那麼i++是原子性操作嗎？當然不是，首先它需要讀取i=0，然後需要執行運算，寫入i的新值1，它包含了讀取和寫入兩個步驟，所以不是原子性操作。
可見性
可見性是指共享數據的時候，一個線程修改了數據，其他線程知道數據被修改，會重新讀取最新的主存的數據。
舉個例子：
線程1修改了i值，但是沒有將i值複製到主內存中，線程2讀取i的值，並將i的值賦值給j,我們期望j=1,但是由於線程1修改了，沒有來得及複製到主內存中，線程2讀取了i,並賦值給j，這時j的值為0。
也就是線程i值被修改，其他線程並不知道。
有序性
是指代碼執行的有序性，因為代碼有可能發生指令重排序（Instruction Reorder）。
Java 語言提供了 volatile 和 synchronized 兩個關鍵字來線程代碼操作的有序性，volatile 是因為其本身包含“禁止指令重排序”的語義，synchronized 在單線程中執行代碼，無論指令是否重排，最終的執行結果是一致的。
volatile詳解
volatile關鍵字作用
被volatile關鍵字修飾變量，起到了2個作用：
1.某個線程修改了被volatile關鍵字修飾變量是，根據數據一致性的協議，通過信號量，更改其他線程的高速緩存中volatile關鍵字修飾變量狀態為無效狀態，其他線程如果需要重寫讀取該變量會再次從主內存中讀取，而不是讀取自己的高速緩存中的。
2.被volatile關鍵字修飾變量不會指令重排序。
volatile能夠保證可見性和防止指令重排
在Java併發編程實戰一書中有這樣
在上述代碼中，有可能（概率非常小，但是有這種可能性）永遠不會打印a的值，因為線程ReadThread讀取了主內存的ready為false,主線程雖然更新了ready，但是ReadThread的高速緩存中並沒有更新。
另外：
a = 32;
ready = true;
這兩行代碼有可能發生指令重排。也就是可以打印出a的值為0。
如果在變量加上volatile關鍵字，可以防止上述兩種不正常的情況的發生。
volatile不能保證原子性
首先用一段代碼測試下，開起了10個線程，這10個線程共享一個變量inc（被volatile修飾），並在每個線程循環1000次對inc進行inc++操作。我們預期的結果是10000.
多次運行main函數，你會發現結果永遠都不會為10000，都是小於10000。可能有這樣的疑問，volatile保證了共享數據的可見性，線程1修改了inc變量線程2會重新從主內存中重新讀，這樣就能保證inc++的正確性了啊，可為什麼沒有得到我們預期的結果呢？
在之前已經講述過inc++這樣的操作不是一個原子性操作，它分為讀、加加、寫。一種情況，當線程1讀取了inc的值，還沒有修改，線程2也讀取了，線程1修改完了，通知線程2將線程的緩存的 inc的值無效需要重讀，可這時它不需要讀取inc ，它仍執行寫操作，然後賦值給主線程，這時數據就會出現問題。
所以volatile不能保證原子性 。這時需要用鎖來保證,在increase方法加上synchronized，重新運行打印的結果為10000 。
volatile的使用場景
狀態標記
volatile最常見的使用場景是狀態標記，如下：
防止指令重排
參考資料
《Java 併發編程實戰》
《深入理解JVM》
學習過程中遇到什麼問題或者想獲取學習資源的話，歡迎加入Java學習交流群346942462，我們一起學Java！