Volatile定义与原理
Java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该通过排它锁单独获取这个变量
Java语言提供了Violatile来确保多处理开发中，共享变量的“可见性”，即当另外一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。它是轻量级的synchronized，不会引起线程上下文的切换和调度，执行开销更小。
使用Violatile修饰的变量在汇编阶段，会多出一条lock前缀指令，它在多核处理器下回引发两件事情：
- 将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存
- 这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。
通常处理器和内存之间都有几级缓存来提高处理速度，处理器先将内存中的数据读取到内部缓存后再进行操作，但是对于缓存写会内存的时机则无法得知，因此在一个处理器里修改的变量值，不一定能及时写会缓存，这种变量修改对其他处理器变得“不可见”了。但是，使用Volatile修饰的变量，在写操作的时候，会强制将这个变量所在缓存行的数据写回到内存中，但即使写回到内存，其他处理器也有可能使用内部的缓存数据，从而导致变量不一致，所以，在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期，如果过期，就会将该缓存行设置成无效状态，下次要使用就会重新从内存中读取。
追加字节优化Volatile性能
在某些情况下，通过将共享变量追加到64字节可以优化其使用性能。
在JDK 7 的并发包里，有一个队列集合类LinkedTransferQueue，它在使用volatile变量时，用一种追加字节的方式来优化队列出队和入队的性能。队里定义了两个共享结点，头结点和尾结点，都由使用了volatile的内部类定义，通过将两个共享结点的字节数增加到64字节来优化效率，具体分析如下：
部分CPU的L1、L2或L3缓存的高速缓存行64字节宽，不支持部分填充缓存行
这意味着，如果队列的头结点和尾结点都不足64字节，处理器会将他们读到同一个高速缓存行，在多处理器下每个处理器都会缓存同样的头尾结点，当一个处理器试图修改头结点时，会将整个缓存行锁定，那么在缓存一致性的机制下，其他处理器不能访问自己高速缓存中的尾节点，而头尾结点在队列中都是会频繁访问的，因此会影响使用性能。而通过填充字节使头尾结点加载到不同的缓存行，避免头尾结点在修改时相互锁定。
但是在以下两种场景，不应该使用这种优化方式：
- 缓存行非64字节宽的处理器（自行调整补充字节长度，原理一样）
- 共享变量不会被频繁的写。追加字节会导致CPU读取性能下降，如果共享变量写的频率很低，那么被锁的几率也很小，就没必要避免相互锁定了
Volatile无法保证原子性
volatile是一种“轻量级的锁”，它能保证锁的可见性，但不能保证锁的原子性。
如下面的例子
public class Test {
public volatile int inc = 0;
public void increase() {
inc++;
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run() {
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保证前面的线程都执行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
} 上面程序输出的结果是多少？很多人可能都以为是10000，觉得对变量inc进行自增操作，由于volatile保证了可见性，那么在每个线程中对inc自增完之后，在其他线程中都能看到修改后的值啊，所以有10个线程分别进行了1000次操作，那么最终inc的值应该是1000*10=10000。这里面就有一个误区了，volatile关键字能保证可见性没有错，但是上面的程序错在没能保证原子性。可见性只能保证每次读取的是最新的值，但是volatile没办法保证对变量的操作的原子性。
由于自增操作是不具备原子性的，它包括读取变量的原始值、进行加1操作、写入工作内存。那么就是说自增操作的三个子操作可能会分割开执行，就有可能导致下面这种情况出现：
假如某个时刻变量inc的值为10，线程1对变量进行自增操作，线程1先读取了变量inc的原始值，然后线程1被阻塞了；然后线程2对变量进行自增操作，线程2也去读取变量inc的原始值，由于线程1只是对变量inc进行读取操作，而没有对变量进行修改操作，所以不会导致线程2的工作内存中缓存变量inc的缓存行无效，所以线程2会直接去主存读取inc的值，发现inc的值时10，然后进行加1操作，并把11写入工作内存，最后写入主存。
然后线程1接着进行加1操作，由于已经读取了inc的值，注意此时在线程1的工作内存中inc的值仍然为10，所以线程1对inc进行加1操作后inc的值为11，然后将11写入工作内存，最后写入主存。那么两个线程分别进行了一次自增操作后，inc只增加了1。
解释到这里，可能有朋友会有疑问，不对啊，前面不是保证一个变量在修改volatile变量时，会让缓存行无效吗？然后其他线程去读就会读到新的值，但是要注意，线程1对变量进行读取操作之后，被阻塞了的话，并没有对inc值进行修改。然后虽然volatile能保证线程2对变量inc的值读取是从内存中读取的，但是线程1没有进行修改，所以线程2根本就不会看到修改的值。
根源就在这里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也无法保证对变量的任何操作都是原子性的。因此在使用Violatile修饰变量时，一定要保证对该变量的写操作是原子性的，例如程序中的状态变量，对该变量的修改不依赖于其当前值。