volatile关键字修饰变量的特点

保证了并发编程中变量的可见性和有序性。

为啥普通变量不可见？

Java内存模型中规定所有的变量都存储在主内存中，每条线程都有自己的工作内存，线程工作时其实是把变量从主内存从copy一份到工作内存。
对于变量的读、写都必须在工作内存中进行，而不能直接读、写主内存中的变量，所以工作内存的变量也无法被其他线程直接访问。

那在工作内存对变量修改了什么时候同步到主内存？

这个同步的时间点是由Java内存模型来控制的。但是有个规则叫happens-before：制定了一些操作之间的顺序关系，比如：
程序顺序规则：在一个线程内，按照程序代码的顺序，前面的操作“happens-before”后面的操作。
锁定规则：一个unlock操作“happens-before”后续的lock操作，要释放锁。
volatile变量规则（Volatile Variable Rule）：对一个volatile变量的写操作“happens-before”后续的读操作。
传递性规则（Transitivity Rule）：如果操作A“happens-before”操作B，操作B“happens-before”操作C，那么操作A“happens-before”操作C。
线程启动规则（Thread Start Rule）：一个线程的启动操作“happens-before”该线程的任何操作。
线程终止规则（Thread Termination Rule）：一个线程的任何操作“happens-before”该线程的终止操作。
线程中断规则（Thread Interruption Rule）：对一个线程的中断操作“happens-before”该线程的任何操作。
对象终结规则（Finalizer Rule）：一个对象的初始化操作“happens-before”该对象的finalize()方法的开始执行。
这其中就有我们的主角volatile

那volatile做了什么保证可见性

当对volatile变量执行写操作后，Java内存模型会把工作内存中的最新变量值强制刷新到主内存（内存屏障中的写屏障）
写操作会导致其他线程中的缓存无效
这样，其他线程使用缓存时，发现本地工作内存中此变量无效，便从主内存中获取，这样获取到的变量便是最新的值，实现了线程的可见性。

对于volatile保证有序性（禁止指令重排序）的理解

原理就是内存屏障

内存屏障有两个效果：

阻止指令重排序：在插入内存屏障指令后，不管前面与后面任何指令，都不能与内存屏障指令进行重排（这个时候需要理解为啥多线程下一个变量的赋值会出现指令重排），保证前后的指令按顺序执行，即保证了顺序性。
全局可见：插入的内存屏障，保证了其对内存操作的读写结果会立即写入内存，并对其他CPU核可见，即保证了可见性，解决了普通读写的延迟问题。例如，插入读屏障后，能够删除缓存，后续的读能够立刻读到内存中最新数据。插入写屏障后，能够立刻将缓存中的数据刷新入内存中，使其对其他CPU核可见。

因此，在CPU的物理世界里，内存屏障通常有三种：

lfence: 读屏障（load fence)，即立刻让工作内存失效，从主内存中读取数据，并装载入工作内存中。
sfence: 写屏障（write fence）, 即立刻进行flush，把缓存中的数据刷入主内存中。
mfence: 全屏障 (memory fence)，即读写屏障，保证读写都串行化，确保数据都写入内存并清除缓存。

为啥会出现有指令重排这个机制？编译器和处理器不是脑子瓦特了？

CPU的执行速度远远快于内存的读写速度
如果一条指令需要等待某个操作完成才能继续执行，那么CPU可以在等待的同时执行其他指令，从而提高CPU的利用率和执行效率。

为啥多线程下一个变量的赋值会出现指令重排

instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上
在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
1.给 instance 分配内存
2.调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
3.将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可 能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错

Volatile为啥不具有原子性

比如一个Volatile变量i操作i++
因为你从主内存读取到Volatile修饰的关键字后去修改，你没有锁住它，别人也可以动的，那么你的修改就会被覆盖了，所以不能保证结果的正确性。