volatile关键字简介

开始

volatile关键字，模板化概念我就不写了，网上大把。
我们还是保持本博客的传统，从最笨的理解开始说起：

1. 先大概了解几个概念：线程、内存(了解计算机内存就行，本文不涉及JMM)
2. 线程是干活的，干活就需要用到数据，数据存在哪里呢？需要长期保存的就做持久化(存入数据库、文件等)，干活期间临时使用的数据(也就是变量)，这个存在内存中。
3. 线程是在cpu中的(进程中)，线程中使用变量的时候，是从内存中读取/写入。硬件层面也就是CPU访问内存条。
4. 虽然内存条的性能也很好，但CPU性能远远高于内存条，为了使CPU读写数据的时候尽量不被内存条性能影响，在CPU中增加了一个缓存模块，即CPU缓存。
5. 此后，CPU的读写操作都是对CPU缓存的读写，CPU缓存中的数据会选择合适的时机去和主内存同步。如图：
   
6. 这样读写性能是高了，但是带来了新的问题：
   因为有了CPU缓存，每个线程有自己的工作内存，当对一个变量写入值之后，其他线程不能及时获取到新值(因为还没同步，同步后就是新值了)。这就是内存可见性问题。
7. volatile关键字就是为了解决内存可见性问题的，被volatile修饰的变量，程序对其进行读写操作时，都是直接操作主内存的，就解决了内存可见性问题。
8. 有人说了，那被volatile修饰的变量不就是没用到cpu缓存吗？那性能不是下降了吗？
9. 没错，你说的是对的。性能确实下降了。

扩展

1. 在其他文章中看到volatile是解决了两个问题：

• 内存可见性
• 禁止指令重排序

2. 上面只介绍了内存可见性问题的解决，没有说禁止指令重排序啊
3. 没错，下面说这个指令重排序，因为这个“禁止指令重排序”也是为了解决内存可见性问题的。
4. 先说一下啥是指令重排序，指令指的是cpu指令。
5. 比如，我们要定义一个变量并赋值，java代码是这样写：

   int num = 1;
   

   编译成cpu指令是这样的(逻辑代码)，cpu指令重排序之前：

   定义一个引用 num
   申请一块内存空间，拿到空间地址
   将值1写入这块内存空间
   将这块空间地址赋值给num
   

   cpu指令重排序之后：

   定义一个引用 num
   申请一块内存空间，拿到空间地址，赋值给num
   将值1写入这块内存空间
   

6. 大家发现问题了吗，cpu是先把内存空间的引用赋值给num，再写入真实的值1的。cpu这么做的目的是为了更快的响应(个人初步猜测，需要深入研究寻找证据或推翻猜测)。如果第二句指令执行完了，第三句还没执行的时候，我们去读取num的值，读到的是空的。
7. volatile的禁止重排序就是为了解决上面的问题。