JUC-JMM与volatile关键字

volatile简介及作用

volatile是JVM提供的轻量级的同步机制。volatile关键字能够保证并发编程的三大特性中的可见性，有序性。但是不能保证原子性。
保证可见性：
经过volatile修饰的变量，在本地内存中修改之后，会立即刷回主内存中。当主内存中的共享变量修改之后，其他线程的本地内存会立即同步获取到这个最新的值。
保证有序性：
通过禁止指令重排优化来保证有序性。禁止指令重排优化是通过内存屏障来实现的。

内存屏障

内存屏障就是CPU或者编译器对内存随机访问的一个同步点，使得对该点之前的操作在该点之后的操作之前。避免代码重排序。
内存屏障粗分类：

• 读屏障：在读操作之前插入读屏障，让工作内存中的缓存失效，进而从主存中获取最新的数据。
• 写屏障：在写操作之后插入写屏障，让工作内存中的缓存立即写入到主内存中去。

内存屏障细分类：
LoadLoad: 保证load1在load2之前执行。
StoreStore:保证store1保存在store2保存之前。
LoadStore:保证load1读取数据在store1写入数据之前。
StoreLoad:保证store保存数据在load读取数据之前。

JMM针对编译器制定的volatile重排序的规则表：

• 当第一个操作为volatile读时，无论第二个操作是什么，都不能重排序。
• 当第二个操作为volatile写时，无论第一个操作是什么，都不能重排。
• 当第一个操作是volatile写时，第二个操作是读时，不能重排。

JMM在指令序列中插入屏障来禁止指令重排

• 在volatile写操作的前面加StoreStore屏障
• 在volatile写操作的后面加StoreLoad屏障
• 在volatile读操作的后面加LoadLoad屏障
• 在volatile读操作的后面加LoadStore屏障

volatile使用场景

单一赋值可以，复合赋值是禁止的。一般用来保存某个状态，判断业务是否结束。比如boolean值的flag。

总结

volatile可见性

volaile修饰的变量具有可见性。
对于写操作，本地内存中修改后，会立即刷回主存中。
对于读操作，本地内存会从主存中获取最新的值。

volatile有序性（禁止指令重排）

JMM在指令序列中通过插入内存屏障来禁止指令重排，保证有序性。
对于volatile写操作：在volatile写操作之前插入StoreStore指令，在volatile写操作之后插入StoreLoad指令来保证指令的有序。
对于volatile写操作：在volatile读操作之后插入LoadLoad指令和LoadStore指令，保证指令的有序。
参考：
1.《Java并发编程的艺术》
2. JMM与volatile