参考

• JVM内存结构 VS Java内存模型 VS Java对象模型三者是不同的概念
• JMM

JMM

JMM与物理内存模型的关系

JMM与物理内存是完全不同的概念。工作内存可以存在于register、cache或ram。

volatile基于JMM

happens-before原则

参考

• volatile与指令重排序
• 并发关键字volatile（重排序和内存屏障）

单线程中，JVM会在不影响语义的情况下，对指令进行重排序。但在多线程中，重排序可能会导致不同的结果。

volatile

volatile的作用：

1. 避免指令重排。volatile关键字通过提供“内存屏障”的方式来防止指令被重排序。
2. 保证可见性。JMM中，变量会在工作内存有一份拷贝，而声明变量是 volatile 的，JVM 保证了每次读变量都必须马上从主内存中读，每次写都必须马上刷新回主内存。

volatile的禁止指令重排序

根据内存屏障一文，在"double-check"问题中,不加volatile会有以下动作：

1. A线程获取锁，并完成初始化instance的动作2，完成1之前发生线程切换。
2. B线程判断instance != null，返回instance，并做动作。

3. A线程获取时间片，完成初始化动作1.
   若加上volatile，根据

   
   

• volatile写之前，代码中其之前的所有读写已经完成
• volatile读之前，代码中其之前的所有volatile读写已经完成
  instance的读之前，instance的写入动作1和动作2一定已经完成，则之后的动作不会出错。

Double-Check中的volatile作用：
主要在于singleton = 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 singleton 分配内存
2. 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量，形成实例
3. 将singleton对象指向分配的内存空间（执行完这步 singleton才是非 null 了）

volatile阻止的不是singleton = new Singleton()这句话内部[1-2-3]的指令重排，而是保证了在一个写操作（[1-2-3]）完成之前，不会调用读操作（if (instance == null)）。(1-2-3相互之间是可能重排序的)

需要注意的是：

1. volatile不能保证原子性。简单说，java有所谓主内存区和线程栈，同一变量在主内存区和各个线程的栈都存在副本（一对多）。volatile提供的可见性，是说每个线程访问用volatile修饰的变量时，volatile都保证线程能从主存区加载到当前最新的值（反之，线程修改后同步到主存的值也要保证对其他线程的可见）；
2. java的volatile的语义是基于JMM的，其实不涉及cpu缓存。jvm本身是软件抽象，已经在操作系统之上.
   • 因为非原子性，volatile往往不能保证线程安全。如果只有简单读写操作如set i=2, get i, 可认为安全。i++就不行，它有一次读一次写
     4、volatile被认为是比锁要轻，编程要简单。可以用volatile的地方：对一个变量，更新其值的时候不依赖于当前值，且该变量不会和其他一起构成一个不可变条件。