volatile的总结
volatile
volatile是java中热门关键字，也是面试中的高频问点，程序员也要不断的给自己充电，下面就让我们一起聊一聊volatile。
1.什么是内存可见性？volatile怎么保证内存可见性？
2.volatile能保证原子性么？为什么？
3.什么是重排序？怎么实现的？
一、线程与线程之间是怎么通信的？
在了解什么是可见性前我们先看一张图，了解在多线程的条件下，线程与线程之间是怎么通信的，
【】共享变量存储在主内存中，每个线程都可以访问
【】每个线程都有自己的私有工作空间及工作内存—》主内存的副本
【】线程不能直接操作主内存，只有操作了工作内存之后才能写入主内存。
这里的工作内存类似于缓存，并非实际存在的，因为缓存的读取和写入的速度远大于主内存，这样就大大提高了cpu与数据交互的性能。
所有的共享变量都是直接存储于主内存中，工作内存保存线程在使用主内存共享变量的副本，当操作完工作内存的变量，会写入主内存，完成对共享变量的读取和写入。
在单线程时代，不存在数据一致性的的问题，线程都是排队的顺序执行，到了多核多线程的时代，虽然提升了cpu的执行效率，但是却出现了缓存一致性的问题，
线程1修改了副本x的值并刷回主内存，由于cpu的运行时非常快的，线程2并不知道主内存的值被修改了还是操作了工作内存的缓存值，这样就导致了缓存一致性问题。
为了解决数据的一致性问题，通常主流的解决方法有如下两种：
【1】通过总线加锁的方式。
【2】通过缓存一致性协议。
第一种方式常见于早期CPU当中，是一种悲观的方式，CPU和其他组件的通信方式都是通过总线来进行的，如果采用总线加锁的方式则会阻塞其他CPU的组件的访问，同一时间的只有获取到总线锁的CPU才有访问变量内存的权力，这种方式效率极低。
所以就有了第二种方式，通过缓存一致性协议来解决缓存一致性。缓存一致性的大致思想是：
（1）读操作时不做任何处理。
（2）写操作时，发出信号通知其他CPU将变量的Cache line 置为失效。其他CPU在进行对变量的操作不得不到主内存中再次获取。
二、为什么volatile具有可见性？
使用volatile修饰后可产生内存屏障，这是一条CPU指令，可以影响数据的可见性。当变量用volatile修饰时，将会在写操作的后面加一条屏障指令，在读操作的前面加一条屏障指令。这样的话，一旦你写入完成，可以保证其他线程读到最新值，也就保证了可见性。
三、不保证原子性
原子性，就是说一个操作不可被分割或加塞，要么全部执行，要么全不执行。
如i = 1，但是像j = i或者i++都不是原子操作，因为他们都进行了多次原子操作，比如先读取i的值，再将i的值赋值给j，两个原子操作加起来就不是原子操作了。
所以假如一个volatile的integer自增（i++），其实要分成3步：
第一步：读取主内存中volatile变量值到工作内存；
第二步：在工作内存中增加变量的值；
第三步：把工作内存的值写主内存。
假如有两个线程都要执行i变量的自增操作，当线程1执行i++;语句时，先是读入i在主内存的值为0并且对变量做+1操作，此时线程2来了线程1被挂起的执行时间被让出。
线程2获得执行，线程2会重新从主内存中，读入i的值还是0，因为线程1对i的赋值操作还未写会主内存，然后线程2执行+1操作，最后把i=1刷新到主内存中；
线程2执行完后，线程1又开始执行，但之前已经读取的i的值0，因为前面的读取原子操作已经结束了，所以它还是在0的基础上执行+1操作，也就是还是等于1，并刷新到主内存中。所以最终的结果是i变量的值为1.从而导致了对变量进行了两次+1操作却和预期的结果不同。
volatile的使用场景：
【1】一写多读
【2】对变量的写操作不依赖于当前值。
【3】该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。
四、指令重排序
编译器重排序就是在不改变单线程的语义的前提下，可以重新排列语句的执行顺序。从而提升程序编译及运行的效率。但是要保证重排序前后的结果一致。
如果数据不存在相互依赖关系，处理器可以改变机器指令的执行顺序，从而提高程序的执行效率，但是在多线程中假如两行的代码存在数据依赖，将会被禁止重排序。
public void find(){
int a = 3;//1
int b = 5;//2
int c = a+b;//3
}
这里a=0,b=1两句可以随便排序，不影响程序逻辑结果，但c=a+b这句必须在前两句的后面执行。因为c的赋值依赖于a和b。
在JDK5开始，为了保证程序的有序性，便提出了happen-before原则，假如两个操作符合该原则，那么这两个操作可以随意的进行重排序，并不会影响结果的正确性。
happen-before原则
1.对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁。
2.传递性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那么A happens-before C。
3.如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回，那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。
4.对线程interrupted()方法的调用先行于被中断线程的代码检测到中断时间的发生。
5.对一个对象的gc动作一定发生在对这个对象初始化之后。
6.对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读。
五、 volatile与synchronized区别
volatile只能修饰实例变量和类变量，而synchronized可以修饰方法，以及代码块。
volatile保证数据的可见性，但是不保证原子性(多线程进行写操作，不保证线程安全);而synchronized是一种排他(互斥)的机制。
volatile用于禁止指令重排序：可以解决单例双重检查对象初始化代码执行乱序问题。
volatile可以看做是轻量版的synchronized，volatile不保证原子性，但是如果是对一个共享变量进行多个线程的赋值，而没有其他的操作，那么就可以用volatile来代替synchronized，因为赋值本身是有原子性的，而volatile又保证了可见性，所以就可以保证线程安全了。