volatile关键字

volatile的作用：

• 保证线程可见性
  MESI缓存一致性协议
• 禁止指令重排序（CPU）
  DCL（Double Check Lock 双重检查锁）单例；
  底层由内存屏障保证。

1. 保证线程可见性

java中所有线程共享堆内存，除了共享内存外，每个线程都有自己的专属区域，都有自己的工作内存。如果在共享内存中有一个值的话，当某个线程访问这个值时会copy一份到自己的工作空间中，先在自己空间中改变后再更新堆内存中的值。在这过程中其他线程可能读到未更新的值。

在这个线程里发生的改变，不能及时反映到另外一个线程里，这就是线程之间的不可见，对这个变量值加了volatile后就能保证一个线程的改变，另外一个线程马上就能看到。CPU底层是使用MESI高速缓存一致性协议实现的。

volatile只能让被它修饰的变量具有可见性，但不能保证具有原子性。比如 volatile int a = 0；之后有一个操作 a++；这个变量a具有可见性，但是a++ 依然是一个非原子操作，也就是这个操作同样存在线程安全问题。

2. 禁止指令重排序

指令重排：参考该篇CPU乱序执行一节

volatile 底层是使用内存屏障实现的，在写操作和读操作前后都加了屏障。(JVM要求这样实现，是一种规范，底层用Lock指令实现)

JVM层面上：

StoreStoreBarrier
volatile 写操作（Store）
StoreLoadBarrier

LoadLoadBarrier
volatile 读操作（Load）
LoadStoreBarrier

DCL单例

参考懒汉式单例 写法3：Singleton单例模式 代码在下方贴出

在这个写法中是需要加volatile的，因为要防止指令重排。

第一个线程INSTANCE = new Mgr04() 经过编译器编译后的指令分为3步：
（1）给指令申请内存
（2）初始化成员变量
（3）把这块内存的内容赋值给INSTANCE。
指令重排后可能还没初始化就已经执行了(3)，这时第二个线程过来判断INSTANCE不为null就会直接return INSTANCE，初始化错误。

加了volatile后防止了指令重排，一定能保证INSTANCE按顺序正常初始化。

ps：不加volatile实际上也很难碰到这种问题，但为了完全正确是应该加上的。

public class Mgr04 {

    private static volatile Mgr04 INSTANCE;

    // 构造方法私有化
    private Mgr04() {};

    // 该方法被调用时才创建实例
    public static Mgr04 getInstance() {
        if ( INSTANCE == null) {
            // 双重检查   如果是单次检查，仍有可能有多个线程进入if判断
            synchronized (Mgr04.class) {
                if ( INSTANCE == null ) {
                    INSTANCE = new Mgr04();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }

    // 其它方法
    public void m(){};

}

总结

volatile保证线程的可见性，同时防止指令重排序。
线程可见性在CPU级别是用MESI缓存一致性协议来保证的。
禁止指令重排序CPU级别是禁止不了的，那是CPU内部运行过程能提高效率。
但是在虚拟机级别加volatile后可以禁止指令重排，它内部是加了读屏障和写屏障，这是CPU的原语。