volatile关键字

在并发编程中，常遇到的三个问题：原子性，可见性，有序性。volatile可解决可见性和有序性的问题。

1、可见性

当一个程序运行的时候，数据是保存在内存当中的，当cpu正在运行的时候，突然要用到某个数据，就会去内存当中读取这个数据，而cpu去内存当中读取这个数据是非常缓慢的，所以cpu就引入了高速缓存区。内存当中存储的数据，cpu高速缓存区也会存储一份，这样，当cpu频繁读取某个数据的时候，cpu高速缓存区中有，那就可以直接读取cpu高速缓存区的数据，大大提升cpu的工作效率。
这样的工作方式在单线程或者单核多线程下工作是没有问题的，但是到了多核多线程下就会出问题，如果现在有两个线程，线程1和线程2，他们是共享一个内存的，现在有一个数据A=1，核心1从内存中读取数据A,并写入核心1的高速缓存区，核心2也从内存中读取数据A,并写入核心2的高速缓存区，如果线程1修改了数据A=2，它会先更新核心1中的高速缓存区的值，然后写入到内存中，此时内存中A=20，那么当核心2读取数据A时，发现核心2的高速缓存区有A的值，就会直接返回高速缓存区的值，此时你会发现，线程1和线程2访问数据A，得到的值却不相同了。
那么该怎样解决呢？通过volatile。
volatile关键字其中一个作用就是解决可见性的问题，我们给数据A加上volatile关键字，当线程1修改A的值的时候，对于线程2来说是立即可见的。从而保证线程1和线程2读取到的数据是相同的。

2、禁止指令重排

CPU在执行代码时，并不一定会按照我们的编码顺序执行，为了执行效率，它会对哪些先后顺序无关紧要的代码进行重新排序，这就是所谓的指令重排。
但是再多线程的环境下，指令重排会出问题的。

public class Test {

    static boolean b;
    static String str;

    static class Thread1 extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            str = "hello world";
            b = true;
        }
    }

    static class Thread2 extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            while (!b) {
              
            }
            str.toUpperCase();
        }
    }
}

根据刚才的指令重排理论，Thread1中的 str = "hello world" 和 b = true是没有先后顺序的，如果CPU对Thread1中的代码进行了指令重排，那么Thread2会跳出while循环，str.toUpperCase();会报空指针异常。
我们给变量b加上volatile关键字，就是禁止CPU对b进行指令重排。

volatile static boolean b;

从而保证程序的安全性。

• 单例模式中的双重检查

我们平常写的双重检查的单例模式：

public class DoubleCheckedLocking { // 1
    private static Instance instance; // 2
    public static Instance getInstance() { // 3
        if (instance == null) { // 4:第一次检查
            synchronized (DoubleCheckedLocking.class) { // 5:加锁
                if (instance == null) // 6:第二次检查
                instance = new Instance(); // 7:问题的根源出在这里
            } // 8
        } // 9
        return instance; // 10
    } // 11
}

instance是没有volatile关键字修饰的，程序也可以很好的运行，但并不是百分百的稳定。
在instance初始化过程中可分为三个步骤：

memory = allocate();    // 1.分配内存对象空间
instance = (memory);   // 2.初始化对象
instance = memory;     // 3.设置instance指向刚分配的内存地址，此时instance != null

2和3代码有可能会被重排序

memory = allocate();    // 1.分配内存对象空间
instance = memory;     // 3.设置instance指向刚分配的内存地址，此时instance != null
instance = (memory);   // 2.初始化对象

在多线程情况下，步骤3中对象初始化没有完成，就相当于这个地址空间内没有实际的值
线程1没有问题，但是线程2会判断instance!=null,线程2就会访问到一个空对象。
解决办法就是给instance加上volatile关键字。