为什么会有这个关键字？

计算机在执行程序时，每条指令都是在CPU中执行的，而执行指令过程中，会涉及到数据的读取和写入，但由于CPU执行速度很快，而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多，因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行，会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存。

也就是，当程序在运行过程中，会将运算需要的数据从主存复制一份到CPU的高速缓存当中，那么CPU进行计算时就可以直接从它的高速缓存读取数据和向其中写入数据，当运算结束之后，再将高速缓存中的数据刷新到主存当中。这样的操作在单线程中不会出现什么问题，但是在多线程中运行就可能会出现问题，会出现缓存不一致问题。所以在多线程的时候就需要加锁了，我们知道的在CourrentHashMap中是通过分段锁和CAS来实现线程安全的，这里面就涉及到了Volatile关键字。

并发编程的的三个概念（特性）

原子性

原子性：即一个操作或者多个操作要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

一个很经典的例子就是银行账户转账问题：

比如从账户A向账户B转1000元，那么必然包括2个操作：从账户A减去1000元，往账户B加上1000元。

试想一下，如果这2个操作不具备原子性，会造成什么样的后果。假如从账户A减去1000元之后，操作突然中止。然后又从B取出了500元，取出500元之后，再执行往账户B加上1000元的操作。这样就会导致账户A虽然减去了1000元，但是账户B没有收到这个转过来的1000元。所以这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。

可见性

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

//线程1执行的代码
int i = 0;
i = 10;
//线程2执行的代码
j = i;

假若执行线程1的是CPU1，执行线程2的是CPU2。由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中，然后赋值为10，那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。此时线程2执行j = i，它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中，注意此时内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.

这就是可见性问题，线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。

有序性

有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

int i = 0;              
boolean flag = false;
i = 1;                //语句1  
flag = true;          //语句2

一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。所以JVM在真正执行这段代码的时候不会保证语句1一定会在语句2前面执行。

指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。

volatile关键字的两层语义

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

保证了不同线程对这个变量进行操作时的内存可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
禁止进行指令重排序。

它能保证程序的可见性，一定程度的有序性，但是不能保证原子性（可以采用synchronized）。

使用volatile必须具备以下2个条件：

对变量的写操作不依赖于当前值
该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

Volatile底层原理

如果把加入volatile关键字的代码和未加入volatile关键字的代码都生成汇编代码，会发现加入volatile关键字的代码会多出一个lock前缀指令。

lock前缀指令实际相当于一个内存屏障（由于现代操作系统都是多处理器操作系统，每个处理器都会有自己的缓存，可能存再不同处理器缓存不一致的问题，而且由于操作系统可能存在重排序，导致读取到错误的数据，因此，操作系统提供了一些内存屏障以解决这种问题），它提供以下功能：

重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置
使得本CPU的Cache写入内存
写入动作也会引起别的CPU或者别的内核无效化其Cache，相当于让新写入的值对别的线程可见。

这样的话两个线程改变内容的时候就是这样的

写两条线程Thread-A与Threab-B同时操作主存中的一个volatile变量i时，Thread-A写了变量i，那么：

Thread-A发出LOCK#指令
发出的LOCK#指令锁总线（或锁缓存行），同时让Thread-B高速缓存中的缓存行内容失效
Thread-A向主存回写最新修改的i

Thread-B读取变量i，那么：

Thread-B发现对应地址的缓存行被锁了，等待锁的释放，缓存一致性协议会保证它读取到最新的值

由此可以看出，volatile关键字的读和普通变量的读取相比基本没差别，差别主要还是在变量的写操作上。

手写一个计数器，开10个线程,保证最后计数输出为10

public class Test {
    public volatile int inc = 0;

    public synchronized void increase() {
        inc++;
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    test.increase();
                };
            }.start();
        }

        Thread.sleep(100);
        System.out.println(test.inc);
    }
}