并发编程中的可见性-原子性-有序性

计算机的发展开始讲起：计算机开始的CPU 内存 I/O 这三者在使用时存在巨大的速度差异，为了使三者更好的交互，所以CPU增加了缓存，增加了多线程来分时复用I/O，编译优化使得缓存更好的利用。
3者中两者都很好的理解，但最后一点却无法理解？
查阅相关资料，得到解释如下：
同时这些技术解决技术问题的同时又引入了其它的问题。
1.缓存带来的可见性问题
2.线程切换带来的原子性问题
3.编译优化带来的有序性问题分别对以上问题进行产生原因进行分析。
为什么缓存能够带来可见性问题？
最早的CUP是直接和内存进行交互的，后来为平衡内存与CPU的速度，所以增加了缓存，后来为了提高效率，又变成了多核处理器，多核处理器，当不同线程在不同CPU上做同一份数据处理时，它们会把相同的数据加载到自己处理器的缓存中经行运算，由于它们对各自缓存的数据进行处理，所以导致最后的结果与预期不相符合，一个线程的数据处理对另一个线程是不可见的，所以称为可见性。
为什么线程切换会带来原子性？
因为CPU的原子性指的是CPU指令级别的，不是高级语言级别的。例如：count+=1;这一句很简单的话，但是代表了3个CPU指令级别如下：内存到寄存器，然后寄存器加1，最后写道内存中。前提：操作系统的任务切换是在任何一条CPU指令执行完。
为什么编译优化带来有序性？

Public class Singleton{
 Private static volatile Singleton singleton==null;
 Private  Singleton(){}
  Public static Singleton getInstance(){
  If(singleton==null){
  Synchronized( Singleton.class){
  If(singleton==null){
  Singleton=new singleton();
  }
  }
  }
  }
  Return singleton;
  }

如果没有 volatile修饰，代码会出现什么问题？
首先我们必须了解JAVA虚拟机new的原理，简化出原理如下：
分配内存，在内存上初始化对象，将该对象赋值给变量。
在编译优化优化后的流程：
分配内存，将该对象赋值给变量，最后在内存上初始化对象。
已知：操作系统的任务切换是在任何一条CPU指令执行完
当线程1在执行该方法后，当将该对象赋值给变量时，发生线程切换，线程B执行singleton==null时，singleton已经存在了，就会返回singleton对象，但实际上线程A还未执行在内存上初始化对象，线程B会触发空指针异常。