1.JMM内存屏障
JMM把内存屏障指令分为4类：
- A.LoadLoad Barriers
指令示例：Load1; LoadLoad; Load2
说明：确保Load1数据的装载先于Load2及后续所有装载指令的装载。 - B.StoreStore Barriers
指令示例：Store1; StoreStore; Store2
说明：确保Store1数据对其他处理器可见（刷新到内存）先于Store2及后续所有存储指令的存储。 - C.LoadStore Barriers
指令示例：Load1; LoadStore; Store2
说明：确保Load1数据的装载先于Store2及后续所有存储指令的存储。 - D.StoreLoad Barriers
指令示例：Store1; StoreLoad; Load2
说明：确保Store1数据对其他处理器可见（刷新到内存）先于Load2及后续所有装载指令的装载。
2.volatile的特性
volatile变量自身具有下面两个特性：
- （1）可见性
对一个volatile变量的读，总是能够看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。 - （2）原子性
对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但对于类似于volatile++这种复合操作（读 + 写）不具有原子性。
3.volatile的内存语义
（1）当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
（2）当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效，线程将从主内存中读取共享变量值。
4.volatile内存语义的实现
重排序分为编译器重排序和处理器重排序。
为了实现volatile的内存语义，编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。对于编译器来说，发现一个最优的方法来最小化插入屏障几乎不可能，因此JMM采用了保守策略。
基于保守策略的JMM内存屏障插入策略如下：
- 在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障；
- 在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障；
- 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障；
- 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。
5.代码示例
如下伪代码：
public class VolatileDemo {
int a;
volatile boolean flag;
int c;
public void write() {
a = 10;
flag = true;
c = 20;
}
public void read() {
if (flag) {
System.out.println("a = " + a);
System.out.println("c = " + c);
}
}
}
假设A线程调用write()方法，B线程调用read()方法，则打印结果是什么？
- a.都不打印
说明B线程获取flag值在A线程为flag赋值之前，如果flag没有加volatile修饰，出现此结果的情况并不确定，如A线程没有将本地内存的值刷新回主内存或者B线程依然读取的本地内存中的值，都会导致不打印任何结果。 - b.打印 a = 10
为volatile共享变量flag赋值前先对共享变量a进行了赋值，因此在为flag赋值后，至少会将a与flag的值写回主内存，由于c的赋值在flag之后，因此不一定会写回主内存，此时B线程只能读到最新的a与flag。 - c.打印 a = 10 和 c = 20
将a、flag、c都写回了主内存中。
6.总结
volatile所修饰的共享变量做写操作时，会将本地内存中的共享变量的值刷新回主内存中，所刷新回主内存的变量并不一定都是volatile所修饰的，只需要对于非volatile修饰的共享变量写操作在volatile所修饰的共享变量写操作之前即可（后面的写操作不确定）。
综上，volatile仅仅保证单个volatile变量的读/写具有原子性，而对于整个临界区（如整个方法、代码块）代码的执行并不能像锁的互斥性一样保证其原子性，因此，在功能上，锁比volatile更强大；在可伸缩性和执行性能上，volatile更有优势。在实际应用中，并不存在谁能完全取代谁的方法，纵然可以使用volatile的地方都可以用锁代替实现其功能，但是带来的是对于性能的损耗，同样volatile并不能达到锁的互斥性所能实现的功能。选择合适的方式（volatile、锁），用在合适的地方（共享变量、临界区），程序的设计才算完美。
本文参考：《Java并发编程的艺术》
