前言：
在學習volatile 關鍵字的時候，我們需要了解什麼是 可見性 ，什麼是 原子操作。
作用：
1.volatile讓變量每次在使用的時候，都從主存中取。而不是從各個線程的“工作內存”。
2.volatile具有synchronized關鍵字的“可見性”，但是沒有synchronized關鍵字的“併發正確性”，也就是說不保證線程執行的有序性。
也就是說，volatile變量對於每次使用，線程都能得到當前volatile變量的最新值。但是volatile變量並不保證併發的正確性。
3.在Java內存模型中，有main memory，每個線程也有自己的memory (例如寄存器)。爲了性能，一個線程會在自己的memory中保持要訪問的變量的副本。這樣就會出現同一個變量在某個瞬間，在一個線程的memory中的值可能與另外一個線程memory中的值，或者main memory中的值不一致的情況。
一個變量聲明爲volatile，就意味着這個變量是隨時會被其他線程修改的，因此不能將它cache在線程memory中。
以下例子展現了volatile的作用：
public class StoppableTask extends Thread {
private volatile boolean pleaseStop;
public void run() {
while (!pleaseStop) {
// do some stuff...
}
}
public void tellMeToStop() {
pleaseStop = true;
}
}
假如pleaseStop沒有被聲明爲volatile，線程執行run的時候檢查的是自己的副本，就不能及時得知其他線程已經調用tellMeToStop()修改了pleaseStop的值。
4. Volatile一般情況下不能代替sychronized，因爲volatile不能保證操作的原子性，即使只是i++，實際上也是由多個原子操作組成：read i; inc; write i，假如多個線程同時執行i++，volatile只能保證他們操作的i是同一塊內存，但依然可能出現寫入髒數據的情況。如果配合Java 5增加的atomic wrapper classes，對它們的increase之類的操作就不需要sychronized。
5. volatile關鍵字用於聲明簡單類型變量，如int、float、 boolean等數據類型。如果這些簡單數據類型聲明爲volatile，對它們的操作就會變成原子級別的。但這有一定的限制。例如，下面的例子中的n就不是原子級別的：
例如：
package mythread;
public class JoinThread extends Thread
{
public static volatile int n = 0 ;
public void run()
{
for ( int i = 0 ; i < 10 ; i ++ )
try
{
n = n + 1 ;
sleep( 3 ); // 爲了使運行結果更隨機，延遲3毫秒
}
catch (Exception e)
{
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Thread threads[] = new Thread[ 100 ];
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 建立100個線程
threads[i] = new JoinThread();
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 運行剛纔建立的100個線程
threads[i].start();
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 100個線程都執行完後繼續
threads[i].join();
System.out.println( " n= " + JoinThread.n);
}
}
如果對n的操作是原子級別的，最後輸出的結果應該爲n=1000，而在執行上面積代碼時，很多時侯輸出的n都小於1000，這說明n=n+1不是原子級別的操作。原因是聲明爲volatile的簡單變量如果當前值由該變量以前的值相關，那麼volatile關鍵字不起作用，也就是說如下的表達式都不是原子操作：
n = n + 1 ;
n ++ ;
如果要想使這種情況變成原子操作，需要使用synchronized關鍵字，如上的代碼可以改成如下的形式：
package mythread;
public class JoinThread extends Thread
{
public static int n = 0 ;
public static synchronized void inc()
{
n ++ ;
}
public void run()
{
for ( int i = 0 ; i < 10 ; i ++ )
try
{
inc(); // n = n + 1 改成了 inc();
sleep( 3 ); // 爲了使運行結果更隨機，延遲3毫秒
}
catch (Exception e)
{
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
Thread threads[] = new Thread[ 100 ];
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 建立100個線程
threads[i] = new JoinThread();
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 運行剛纔建立的100個線程
threads[i].start();
for ( int i = 0 ; i < threads.length; i ++ )
// 100個線程都執行完後繼續
threads[i].join();
System.out.println( " n= " + JoinThread.n);
}
}
上面的代碼將n=n+1改成了inc()，其中inc方法使用了synchronized關鍵字進行方法同步。因此，在使用volatile關鍵字時要慎重，並不是只要簡單類型變量使用volatile修飾，對這個變量的所有操作都是原來操作，當變量的值由自身的上一個決定時，如n=n+1、n++ 等，volatile關鍵字將失效，只有當變量的值和自身上一個值無關時對該變量的操作纔是原子級別的，如n = m + 1，這個就是原級別的。所以在使用volatile關鍵時一定要謹慎，如果自己沒有把握，可以使用synchronized來代替volatile。
什麼是原子級別的操作：
所謂原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作；這種操作一旦開始，就一直運行到結束，中間不會有任何 context switch （切換到另一個線程）。也可以這樣理解：如果這個操作所處的層(layer)的更高層不能發現其內部實現與結構，那麼這個操作是一個原子(atomic)操作。原子操作可以是一個步驟，也可以是多個操作步驟，但是其順序不可以被打亂，也不可以被切割而只執行其中的一部分。將整個操作視作一個整體是原子性的核心特徵。
示例一：
int a = 1;
這種指令操作一般是原子的。因爲對應着一條計算機指令，cpu將立即數1搬運到變量a的內存地址中即可
示例二：
i++;
從語法的級別來看，這是一條語句，是原子的。但是從實際執行的二進制指令來看，也不是原子的，其一般對應三條指令，首先將變量a對應的內存值搬運到某個寄存器（如eax）中，然後將該寄存器中的值自增1，再將該寄存器中的值搬運回a的內存中
示例三：
int a = b;
從語法的級別來看，這是也是一條語句，是原子的；但是從實際執行的二進制指令來看，由於現代計算機CPU架構體系的限制，數據不可以直接從內存搬運到另外一塊內存，必須藉助寄存器中斷，這條語句一般對應兩條計算機指令，即將變量b的值搬運到某個寄存器（如eax）中，再從該寄存器搬運到變量a的內存地址。
Java 可見性
可見性是指當某個線程修改了共享變量的值，其他線程能否立刻知曉。
內存模型
主存 所有線程都可以訪問
本地內存 每個線程私有的內存
java 的所有變量都存儲在主內存中
- 每個線程有自己獨的工作內存，保存了該線程使用到的變量副本，是對主內存中變量的一份拷貝
- 每個線程不能訪問其他線程的工作內存，線程間變量傳遞需要通過主內存來完成
- 每個線程不能直接操作主存，只能把主存的內容拷貝到本地內存後再做操作（這是線程不安全的本質），然後寫回主存
可見性的方法
volatile
這種方式可以保證每次取數直接從主存取
它只能保證內存的可見性，無法保證原子性
它不需要加鎖，比 synchronized 更輕量級，不會阻塞線程
不會被編譯器優化
然而要求對這個變量做原子操作，否則還是會有問題
雖然 volatile 是輕量級，但是它也需要保證 讀寫的順序不亂序，所以可以有優化點，比如在單例實現方式中的雙重校驗中，使用 臨時變量 降低 volatile 變量的訪問。
synchronized
Synchronized 能夠實現原子性和可見性；在 Java 內存模型中，synchronized規 定，線程在加鎖時，先清空工作內存 → 在主內存中拷貝最新變量的副本到工作內存 → 執行完代碼 → 將更改後的共享變量的值刷新到主內存中 → 釋放互斥鎖。
所以如果無法用 volatile 做可見性，則可以考慮用 synchronized 可以做可見性的保證。