1、为什么需要volatile，volatile能解决什么问题
2、volatile的实现原理是什么
3、什么是happen-before
4、volatile是否能保证线程安全
Java内存模型JMM介绍volatile之前，首先对Java内存模型进行说明。在C\C++等语言中，内存管理直接使用物理硬件和操作系统的内存模型，也因此会导致程序无法在不同平台上完全兼容。《Java虚拟机规范》中试图定义Java内存模型(Java Memeroy Model)来屏蔽硬件和操作系统之间的内存访问差异，以达到Java程序的跨平台兼容性。
定义Java内存模型并非易事，模型必须定义严谨，不能让内存访问产生歧义；也必须足够宽松，便于虚拟机有足够的灵活度去利用硬件的特性来提升内存操作速度。经过长时间验证、修补，直到Jdk 5，Java内存模型才成熟起来。
Java内存模型规定所有变量都存储在主内存中(虚拟内存，非物理内存)，每条线程都有自己的工作内存，工作内存中拷贝了线程所需变量的副本。线程对所有变量的操作都作用在工作内存的副本上，不能直接操作主内存。不同线程之间的工作内存互相隔离，无法直接访问其他工作内存中的变量。
volatile作用介绍volatile是Java提供的最轻量级的同步操作，用于保障可见性和有序性。
可见性在JMM的介绍中可知，每个Java线程都拥有自己的工作内存，如果两个线程共享同一个变量， 那么每个线程都在自己的工作内存中拷贝了一份该变量。当A线程对变量做出修改后，B线程对变量的修改是不能立即可见的，只有当A线程将变量刷入主内存，并在B线程重新加载主内存变量时，B线程才能得到A线程修改的值。
变量添加volatile后，即可让修改立即同步到主存中，并要求在使用前立即从主内存重新读取，以保证变量的可见性。
synchronized释放锁后，同步块的修改都会同步到主存，因此synchronized也可保证可见性。
有序性Java程序中天然的有序性可以总结为一句话：如果在本线程内观察，所有操作都是有序的；如果在一个线程中观察另一个线程，所有的操作都是无序的。前半句是指"线程内似表现为串行的寓意"，后半句是指"指令重排"和"工作内存与主内存同步延迟"现象。
public class Singleton { private static volatile instance; private Singleton() {} public stativ Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized(Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }以标准的单例模式为例，创建单例对象在执行时实际分为三步：分配内存空间、初始化对象、将内存地址赋值给引用；在指令重排后可能会变为：分配空间、赋值引用、初始化对象。
考虑多线程环境，A线程执行了new Instance()赋值引用且尚未初始化，B线程进入方法判断instance == null为false，直接获取到一个未初始化的对象，可能引起一些不可预料的错误。通过添加volatile可确保insntace的创建过程中不被重排序。
synchronized由于同一时刻只允许一个线程进入代码块，因此synchronized也可保证有序性。
原子性volatile只能保证读写的原子性，无法保证其他操作的原子性。
volatile int i = 0; for (int n = 0; n < 1000; n++) { new Thread(() -> i++).start(); }如示例代码，常见的误区是i在多线程自增到1000，实际上volatile并不能保证i++的同步和原子性。因为i++会分解为三条指令：读取、加1、写入，volatile只有在读取和写入阶段可保证原子性，因此想要解决同步问题，还是要依靠synchronized和lock。
volatile原理分析 可见性原理 public class Test { private volatile int a; public void update() { a = 1; } public static void main(String[] args) { Test test = new Test(); test.update(); } }通过hsdis和jitwatch查看编译后的汇编代码。
.... 0x000000000295158c: lock cmpxchg %rdi,(%rdx) // volatile写增加lock前缀 .... lock指令和缓存一致性协议lock前缀指令的执行会触发两件事：
将当前处理器缓存行的数据写回到主存
将其他处理缓存行内的该内存地址的缓存失效
假设A、B两个线程都将变量var的指加载到了自己的工作内存，对var添加volatile修饰后，当A线程修改var的值，该修改会立即刷新到主内存中，并且B线程的var变量缓存会置为失效，当B线程读取该变量时，就需要重新到主内存中加载，如此便保持了变量的可见性。这种多缓存场景下的数据一致性通过缓存一致性协议(MESI)保证。
关于缓存一致性推荐参考第三篇文章，附MESI演示。