一、volatile保证内存可见性

jvm规定所有变量数据需要存放在主内存中，同时各线程又有自己的工作内存（用来做高速缓存）。数据由于cpu与内存速度上的差异，所以线程工作的时候，不是直接操作主内存的数据，而是将数据复制主内存的一份副本到线程自己的工作内存中，操作完再更新主内存。

线程工作.png

如图，Thread A将i从主内存复制到自己的变量中，Thread B也复制了一份i。这时候Thread A对i进行了修改，i修改后的值为5，去更新主内存i的值。但是Thread B并没有再次读取主内存的值，而是直接使用自己工作内存的值i=1，这就导致数据不一致了。
那么如何解决呢？就需要使用volatile了。volatile修饰的变量保证内存可见性，所谓内存可见性就是当一个变量被修改时会立即更新到主内存中。i修改为5了，同时其他线程中的变量i失效了，必须从主内存中重新读取，这时候读取的就是新值5了。

二、volatile特性

1. 内存可见性。
2. 防止指令重排。

内存可见性已经讲过了，下面讲一下这个防止指令重排。

int a=1 ; // 1
int b=2 ; // 2
int c= a+b ; // 3

上面这段代码我们想象中执行的顺序时1-》2-》3。但其实步骤1和步骤2的关系不大，所以jvm优化后可能执行的顺序是2-》1-》3。jvm指令优化是在不改变最终结果的情况下进行指令重排，在单线程情况下是没有关系的，因为不影响最终结果。而多线程的情况下，可能会发生意想不到的结果。用volatile修饰后，就会按顺序执行了。

三、volatile使用场景

3.1 内存可见性，比如状态标识量

public class Sale {
    private volatile boolean openFlag;
    
    public void setOpenFlag(boolean flag){
        this.openFlag = flag;
    }
    
    public void saleGoods(){
        if(openFlag){
            //开店营业
            ...
        }else{
            //关店调整
            ...
        }
    }
}

openFlag用volatile修饰，保证获取到的都是最新值。

3.2 防止指令重排，这个比较经典的就是单例模式

/**
 * <h1>单例模式</h1>
 */
public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    /**
     * 构造器私有化
     */
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

singleton用volatile修饰，防止指令重排。因为 singleton = new Singleton()会分解为三个操作：
1.分配内存
2.初始化
3.变量指向分配的内存地址
如果不用volatile修饰，因为步骤2和3没有关系，所以可能jvm执行的顺序是1-》3-》2 。所以线程A在执行后singleton已经指向新分配的内存地址，但还没执行初始化这一步。线程B这时候进来了，判断singleton不为null，就返回了，但这时候singleton是未初始化的，这就有问题了。

参考文档：
https://mp.weixin.qq.com/s/qXFuilWNOTJGrV9rKQERaA