我理解的volatile

volatile语义

volatile有两层语义：可见性和禁止指令重排序。
什么是可见性和指令重排序，在这里就不解释了。

实现原理

JVM是如何保证volatile的两层语义的呢？下面分两个小节来解答。

volatile可见性语义的实现原理

通过查看volatile变量赋值语句对应的汇编指令 lock addl $0x0, (%rsp)，可以看到，对volatile变量进行写操作时，JVM会向CPU发送一个携带lock前缀的指令，那该指令带来的效果是什么呢？

lock前缀有以下几个效果：

• 锁住总线或缓存，然后执行后面的指令，释放锁后会把缓存（工作内存）中的数据刷新到主存中
• 在锁住总线时，其他CPU/线程的读写请求都会被阻塞。总线加锁时会自动invalidate其他CPU对指令操作的内存地址的cache
• 在锁住缓存时，依靠缓存一致性来保证操作（更新工作内存和主存的整体操作）的原子性，使别的CPU触发一定的操作来invalidate它们自己内部对应的缓存
• lock前缀后的写操会使得对应内存地址栏在其他工作内存中的cache line失效，其他线程要读取该内存地址对应的值时，会从主存获取

总的一句话，volatile的可见性语义是通过lock前缀来实现的。lock前缀使得本CPU的缓存被立即刷新到主存，且invalidate其他CPU的缓存。

volatile禁止指令重排序语义的实现原理

volatile禁止指令重排序有两层含义：
1、当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，该操作前面的更改肯定全部已经进行，且结果对其他线程在后续时刻是可见的；该操作后面的操作肯定还没有进行
2、在进行指令优化时，不能将volatile前的语句和volatile语句重排序，也不能将volatile语句与volatile后的语句重排序，也不能将volatile前的语句与volatile后的语句重排序。

那么JVM是怎么实现volatile的这层语义的呢？答案是内存屏障。

JVM规定：

• 在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障
• 在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障？
• 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障？
• 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障？

理解：

    int x = 10;
    boolean flag = false;
    boolean y;
    volatile int z;
    void method1(){
        if(flag){
            y=x+1; 
            flag = true;
            z=5;
            y = z + 10;
       }
    }

method1()方法中，有两个操作，读取y和写z。根据JVM规定，上述代码可以等价于：

    void method1(){
        if(flag){ 
            y=x+1;
            flag = true; // 按照思维定式，我们认为z=5时，flag一定是true
            StoreStore;
            z=5;
            StoreLoad;
            y = z + 10;
            LoadLoad；
            LoadStore；
       }
    }

重排序之后的代码执行（变量读写）顺序是难以预知的，而我们又希望z=5的时候，flag是true，帮助我们后续做一些事情。那么这里要加的屏障功能就要满足在volatile变量写之前，其他volatile变量及普通变量的写操作已经完成，那么这个屏障只能是StoreStore。

问题1：那么为什么不需要volatile写之前的load操作呢？像y=x+1这个表达式，x的读操作与y的写操作有依赖关系，因此可以保证x的操作在y前面完成，但是像if(flag)和flag=true这两个操作，不会发生重排序吗？

问题