Volatile是面试中的高频问题。我们都知道Volatile有两个作用：禁止指令重排序和保证内存可见的指令重排序。指令重排序问题基本上是通过DCL问题来研究的。DCL，DoubleCheckLook面试通常有以下场景：面试官：你用过单例吗？你：用过。面试官：如何实现线程安全的懒惰单例你：DCL。面试官：DCL能保证线程绝对安全吗？你：添加挥发性。面试官满意地点点头。通常，面试中的这个问题到这里就结束了。但这个问题还有待探讨。我们继续沿着单例代码向下挖掘：publicclassSingleton{privatestaticvolatileSingletoninstance=null;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){synchronized(Singleton.class){if(instance==null){instance=newSingleton();}}}返回实例；}}如果不加Volatile，会有什么问题？问题出现在下面这行代码中：instance=newSingleton();上面这行代码看起来很不起眼，就是一个赋值操作，我们还能做什么呢？我们只写了一行代码，但JVM需要做几步。那么JVM到底做了什么？也许也许也许几乎把大象放在冰箱里了。Java代码中的一条赋值语句，在JVM指令层面大致可以分为三步：分配一块内存空间，初始化并返回内存地址，我们通过字节码找出来，为了简化问题，我们将其替换使用以下代码：Objecto=newObject();编译后，通过javap-v命令，或者IDEA中的JClassLib插件，可以看到如下图内容：通过上面的字节码信息，可以更清楚的看到上面提到的三个步骤：newis用于分配一块内存空间，invokspecial调用Object的init()方法，初始化astore_1指向o指向Object实例对象的内存地址。完成赋值后，dup指令会做一些入栈操作，和大家讨论的问题关系不大，这里可以忽略。到这里，问题就更清楚了。重排序问题在第2步和第3步会出现，因为是先初始化或者对象的内存地址先赋值给o，所以没有必然的约束关系。因此，在某些情况下，此类指令会重新排序。在单线程下，这种重新排序是完全没问题的。但是在多线程场景下，可能会出现问题：线程A进入instance=newSingleton();后，由于指令重排，地址在init之前给了o。这时B线程来了，发现实例不为null，就直接使用了。不过这个时候实例还没有初始化，只是个半成品。所以，当B拿到实例去操作的时候，就会出现问题。所以instance需要用volatile修饰，禁止指令重排。说到这里，你可能想说，我用的是单例，没有加volatile，这么久都没遇到你说的reordering问题。你如何证明“重新排序”的存在？问得好，我们用一个小例子来验证一下重排序是否真的存在。privatestaticintx=0;privatestaticinty=0;privatestaticinta=0;privatestaticintb=0;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{inti=0;while(true){i++;x=0;y=0；一=0;b=0;线程一=newThread(()->{a=1;x=b;});线程二=newThread(()->{b=1;y=a;});一个.开始（）；二.开始（）；一个。加入（）；二.加入（）；if(x==0&&y==0){log.info("第{}次，x={},y={}",i,x,y);休息;}}}代码很简单，就是几个赋值操作，但是很巧妙。x、y、a、b初始都是0，两个线程分别给a、x、b、y赋值。线程一先设置a=1，然后x=b；两个线程先设置b=1，然后让y=a。如果没有重新排序，那么上面的程序只会有以下六种可能：每一列，从上到下，代表代码执行的顺序。也就是说，不重新排序，x和y不可能同时为0。而如果x和y同时为0，那么一定出现了以下六种情况之一，即发生了重排。每列从上到下代表代码执行的顺序。运行程序后，经过漫长的等待，我们得到了如下输出：可以看到，经过超过50万次的执行，我们终于抓到了一个重新排序。出现这种情况的几率很低，所以即使不使用volatile，大概率也不会出问题，但是我们以后还是要合理的使用volatile。内存可见性说完指令重排，我们再来说说内存可见性。这次直接上代码：privatestaticbooleanflag=true;privatestaticvoidjustRun(){System.out.println("线程一开始");while(flag){}System.out.println("ThreadOneEnd");}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{newThread(()->justRun(),"ThreadOne").开始（）;TimeUnit.SECONDS.sleep(1);flag=false;}代码很简单，在主线程中启动一个子线程，在子线程中进行一个while循环，当flag为false时，循环结束。标志的初始值为真，一秒钟后，它被主线程设置为假。按照上面的逻辑，子线程应该在程序启动后一秒停止。但是，当你运行程序的时候，你会发现这个程序就像是在吃玄麦，根本停不下来。这说明主线程对flag的修改是没有被子线程感知到的。让我们修改程序：privatestaticvolatilebooleanflag=true;给flag加上volatile修饰符，再次运行，你会发现运行后很快（大约一秒左右）程序就停止了。为什么？轩迈的药没了？哈哈，当然不是。为了获得更好的性能，线程有自己的缓存（CPU中的缓存），我们称之为工作内存或本地内存。还有一个共同的记忆，姑且称之为主从。它们的结构大致如下图所示：在主存中定义了一个标志变量，当每个线程读取它时，在线程本地缓存一份以提高性能。读取时，也是先读取本地副本的值。当flag被volatile修改后，每修改一次，其他线程中的副本就会失效，所以必须从主存中读取最新的值。因此，使用volatile后，子线程可以立即感知到flag的变化而停止。上图简化了线程（CPU）的缓存结构，其完整结构如下图所示：现代CPU有三级缓存，即：L1、L2和L3。CPU中的每个内核都有自己的L1和L2，而CPU中的多个内核共享L3。总结Volatile意味着多变、动荡、反复无常。volatile的作用就是告诉JVM，我修改的这个变量是变化无常的。你得替我留意一下。如果有什么麻烦，你必须立即通知大家；另外，不要巧妙地调整它的位置（reorderingforperformance），说翻脸就是师傅翻脸。最后留个小问题：在内存可见性程序中，即使flag没有被volatile修改，线程最多也不会第一次读到flag的修改，但是应该是读不到的每时每刻。为什么？这太违反直觉了！
