volatile的应用

volatile，中文意思是不稳定的、反复无常的，用来修饰变量，和多线程、并发有关系。

Java代码在编译后会变成Java字节码，字节码被类加载器加载到JVM里，JVM执行字节码，最终需要转化为汇编指令在CPU上执行。

在多线程并发编程中 synchronized 和 volatile 都扮演着重要的角色。volatile 是轻量级的 synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。如果 volatile 使用恰当的话，它比 synchronized 的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。

volatile 是如何来保证可见性的呢？对 volatile 修饰的共享变量进行写操作时，观察其汇编指令可发现有一条Lock前缀的指令。这个指令在多核处理器下会引发两件事情：

1)将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存。

2)这个写回内存的操作会导致其他处理器的缓存无效。

为了提高处理速度，处理器不直接和内存进行通信，而是先将系统内存的数据读到内部缓存(L1，L2，L3)后再进行操作，但操作完之后不知道何时会写到内存。如果对 volatile 修饰的变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是，这个时候其他处理器缓存的值还是旧值，再执行计算操作就会有问题。所以，在多核处理器下，为了保证各个处理器的缓存一致，就会实现缓存一致性协议(MESI协议)，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器缓存行设置为无效状态，当处理器对这个数据进行写操作时，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存中。