本文需要了解：Java内存模型
缓存一致性问题
为了提高CPU从内存中读写的速度，在CPU和和内存中间添加了缓存，有一级缓存，二级缓存，甚至三级缓存，从一级到三级，容量变大，速度变低。对于多个CPU场景，一般是每个CPU都有自己的一级和二级缓存而公用三级缓存。
在多CPU多线程的读写场景下，多个线程有可能会访问同一块内存区域，以写操作为例，多个线程都会把内存中的值读到自己的CPU中，然后修改，然后暂时放到自己的缓存中，这样就导致每个线程保的缓存中对同一变量可能有不同值的现象，即缓存一致性问题。
缓存一致性协议
为了解决缓存一致性问题，通常有两种方法：
- 在总线加LOCK锁
- 缓存一致性协议
在总线加锁是一种阻塞的方式，显然是不高效的。
缓存一致性协议（Cache Coherence Protocol），最出名的就是Intel 的MESI协议，MESI协议保证了每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。
MESI的核心的思想是：当CPU写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，即在其他CPU中也存在该变量的副本，会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态，因此当其他CPU需要读取这个变量时，发现自己缓存中缓存该变量的缓存行是无效的，那么它就会从内存重新读取。
volatile关键字
内存语义
- 可见性
- 有序性
下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：
“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”
lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：
1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。
volatile是不能保证原子性的，在指令层面，原子性是通过monitorenter和monitorexit两个指令实现的，而volatile的指令层面只有lock指令.
在以下两个场景中可以使用volatile来代替synchronized：
1、运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程会修改变量的值。
2、变量不需要与其他状态变量共同参与不变约束。
比如说，作为线程退出的标记量，或者DCL的单例模式中的使用。
既生synchronized，何生volatile
说到底，synchronized是通过加锁来实现原子性、可见性和有序性的。既然是锁，肯定是有开销的，虽然说自1.6开始又给synchronized添加了轻量级锁，偏向锁，但性能损耗还是有的。而且，加锁其实是一个阻塞的过程。
相比之下，关于二者的性能对比，由于虚拟机对锁实行的许多消除和优化，使得我们很难量化这两者之间的性能差距，但是我们可以确定的一个基本原则是：volatile变量的读操作的性能消耗与普通变量几乎无差别，但是写操作由于需要插入内存屏障所以会慢一些，即便如此，volatile在大多数场景下也比锁的开销要低。
