volatile关键字作用及原理

volatile的作用

volatile的两层语义：

1、volatile保证变量对所有线程的可见性：当volatile变量被修改，新值对所有线程会立即更新。或者理解为多线程环境下使用volatile修饰的变量的值一定是最新的。

2、jdk1.5以后volatile完全避免了指令重排优化。

volatile使用场景

volatile可以部分取代synchronized，作为一个轻量级的读安全锁，但是并非写入安全。

使用volatile必须满足：

1、运算结果不依赖当前值，或者说确保只有单一线程能修改volatile的值。

例如多线程对某个变量自增操作，会导致实际上很多自增作废无法写入。

2、变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。

volatile的底层实现原理是什么？

获取JIT（即时Java编译器，把字节码解释为机器语言发送给处理器）的汇编代码，发现volatile多加了lock addl指令，这个操作相当于一个内存屏障，使得lock指令后的指令不能重排序到内存屏障前的位置。这也是为什么JDK1.5以后可以使用双锁检测实现单例模式。

lock前缀的另一层意义是使得本线程工作内存中的volatile变量值立即写入到主内存中，并且使得其他线程共享的该volatile变量无效化，这样其他线程必须重新从主内存中读取变量值。

关于处理器指令重排

指令重排序是JVM为了优化指令，提高程序运行效率。指令重排序包括编译器重排序和运行时重排序。JVM规范规定，指令重排序可以在不影响单线程程序执行结果前提下进行。

关于DCL双锁检测

在JDK1.5前使用volatile，或者不使用volatile修饰单例，会导致引用返回后对象并未初始化完毕就释放了锁，而jdk1.5后加入volatile即加入了内存屏障，对象的初始化必须完成后才能给变量赋值。这样就不存在指令重排优化后的缺陷。

volatile的性能

读操作与普通变量无差别，写操作会慢一些，大多情况比锁消耗低。