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深入理解volatile关键字

关于volatile关键字的话，工作中没有遇到使用场景，大部分是面试的时候必问的一个题目；

本文主要内容摘自《JAVA高并发编程详解》

1. CPU Cache模型

CPU Cache主要是为了解决CPU与内存之间访问速度的差异问题，Cache则是在程序运行的过程中会将运算的所需数据从主内存复制一份到CPU Cache中，这样CPU在计算的过程中，可以直接从CPU Cache中读取或写入，当运算结束之后，CPU Cache再将最新数据刷新到主内存当中，CPU直接通过访问Cache的方式替代直接访问主存的方式，极大地提高了CPU的吞吐计算能力；

2.CPU解决缓存一致性问题

CPU Cache虽然解决了CPU与主存访问速度差异，但也引来了另外一个问题，就是缓存的一致性问题；

比如i++的整个计算过程是这样的：

读取主存i的值到CPU Cache中；
对i进行加一操作；
将结果写回到CPU Cache中；
将数据刷新到主内存中；

在单线程的情况下，这个计算过程没有任何问题，但是在多线程情况下，每个线程都会将i的值加载到自己的本地内存；

比如现在主内存有i=0，线程A与线程B将变量i加载到了自己的工作内存，此时线程A对i加1操作，写回主内存，但是在这时候，线程B感知不到线程A的更改，所以线程B对i加一后，刷新到主内存后，主内存的i还是1；

解决思路：

当CPU在操作Cache中的数据时，如果发现该变量是一个共享变量，也就是说在其他的CPU Cache中也存在一个副本，那么进行如下操作：

读取操作：不做任何处理，只是将Cache中的数据读取到寄存器；
写入操作：发出信号通知其他CPU将该变量在Cache中的状态设置为无效，其他CPU在进行该变量读取的时候不得不到主内存中再次获取；

3.java内存模型

Java的内存模型决定了一个线程对共享变量的写入何时对其他线程可见，Java内存模型定义了线程和主内存之间的抽象关系：

共享变量存储于主内存之中，每个线程都可以访问；
每个线程都有私有的工作内存或者称为本地内存；
工作内存只存储该线程对共享变量的副本；
线程不能直接操作主内存，只有先操作了工作内存之后才能写入主内存；

假设主内存的共享变量x=0，线程A与线程B分别拥有共享变量x的副本，线程A对x做加1操作后，将x的值刷新到主内存中，当线程B想要使用副本x的时候，就会发现变量已经失效了，必须到主内存中再次获取然后存入自己的工作内存中；