volatile的特征
理解volatile特征的一个好的办法是把volatile变量的单个读/写，看成是使用同一个锁对这些单个读/写做了同步。锁的happens-before规则保证释放锁和获取锁两个线程之间的内存可见性，这意味着对一个volatile变量的读总能看到任意线程对这个volatile变量最后的写入。
锁的内存语义决定了临界区代码的执行具有原子性，如果是多个volatile操作或者类似于volatile++这种符合操作，这些操作整体上不具有原子性。
volatile变量自身具有下列特征：
可见性：对一个volatile变量的读，总能看到任意线程对这个volatile变量的写。
原子性：对单个volatile变量的读/写具有原子性，复合操作不具有原子性。
从内存语义的角度来说，volatile的写-读与锁的释放-获取具有相同的内存效果。
volatile写的内存语义：
当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
volatile读的内存语义：
当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。
volatile写和volatile读的内存语义总结：
- 线程A写一个volatile变量，实质上是线程A向接下来将要读这个volatile变量的某个线程发出了（其对共享变量所做修改的）消息。
- 线程B读一个volatile变量，实质上是线程B接收了之前某个线程发出的（在写这个volatile变量之前对共享变量所做修改的）消息。
- 线程A写一个volatile变量，随后线程B读这个volatile变量，这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送消息。
volatile内存语义的实现
重排序分为编译器重排序和处理器重排序，为了实现volatile内存语义，JMM会分别限制这两种类型的重排序
| 第一个操作\第二个操作 | 普通读\写 | volatile读 | volatile写 |
|---|---|---|---|
| 普通读\写 | NO | ||
| volatile读 | NO | NO | NO |
| volatile写 | NO | NO |
例如：程序中，当第一个操作为普通变量的读或写时，如果第二个操作为volatile写，则编译器不能重排序这两个操作。
可以看出：
- 当第二个操作是volatile写时，不管第一个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile写之前的操作不会被编译器重排序到volatile写之后。
- 当第一个操作是volatile读时，不管第二个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile读之后的操作不会被编译器重排序到volatile读之前。
- 当第一个操作是volatile写，第二个操作是volatile读时，不能重排序。
为了实现内存语义，编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。
下面是基于保守策略的JMM内存屏障插入策略。
- 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。
StoreStore屏障可以保证在volatile写之前，其前面的所有普通写操作已经对任意处理器可见了。这是因为StoreStore屏障将保障上面所有的普通写在volatile写之前刷新到主内存。
StoreLoad屏障。此屏障的作用是避免volatile写与后面可能有的volatile读/写操作重排序。因为编译器常常无法准确判断在一个volatile写的后面是否需要插入一个StoreLoad屏障（比如，一个volatile写之后方法立即return）。为了保证能正确实现volatile的内存语义，JMM在采取了保守策略：在每个volatile写的后面，或者在每个volatile读的前面插入一个StoreLoad屏障。从整体执行效率的角度考虑，JMM最终选择了在每个volatile写的后面插入一个StoreLoad屏障。因为volatile写-读内存语义的常见使用模式是：一个写线程写volatile变量，多个读线程读同一个volatile变量。当读线程的数量大大超过写线程时，选择在volatile写之后插入StoreLoad屏障将带来可观的执行效率的提升。从这里可以看到JMM在实现上的一个特点：首先确保正确性，然后再去追求执行效率。
LoadLoad屏障用来禁止处理器把上面的volatile读与下面的普通读重排序。
LoadStore屏障用来禁止处理器把上面的volatile读与下面的普通写重排序。
上述volatile写和volatile读的内存屏障插入策略非常保守。在实际执行时，只要不改变volatile写-读的内存语义，编译器可以根据具体情况省略不必要的屏障
来源：CSDN
作者：徐海兴
链接：https://blog.csdn.net/u012326462/article/details/104201811