并发编程有三要素，原子性、有序性和可见性，volatile就占了后面两个。那么他是如何保证后面两个特性的呢？

特性

保证可见性、有序性，不保证原子性。

可见性

处理器为了提高处理速度，不直接和内存进行通讯，而是将系统内存的数据独到内部缓存后再进行操作，但操作完后不知什么时候会写到内存。

如果对声明了volatile变量进行写操作时，JVM会向处理器发送一条Lock前缀的指 令，将这个变量所在缓存行的数据写会到系统内存。 这一步确保了如果有其他线程 对声明了volatile变量进行修改，则立即更新主内存中数据。

但这时候其他处理器的缓存还是旧的，所以在多处理器环境下，为了保证各个处理 器缓存一致，每个处理会通过嗅探在总线上传播的数据来检查 自己的缓存是否过 期，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改了，就会将当前处理器的缓存 行设置成无效状态，当处理器要对这个数据进行修改操作时，会强制重新从系统内 存把数据读到处理器缓存里。 这一步确保了其他线程获得的声明了volatile变量都是 从主内存中获取最新的。

有序性

在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会 影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。
volatile所做的就是禁止指令重排。
Lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障(也成内存栅栏)，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。

应用理解

可见性

volatile boolean isEnd = false;
while(isEnd){
    // doSomeThing...
}

这里的volatile就是保证了可见性，在另一个线程中，当isEnd内容改变的时候能及时通知到循环所在的线程。如果不加，另一个线程中的isEnd变量在改动之后，会先存放在线程的内存中，然后去做其他的事情，结束这个操作的实效就不得而知了。

有序性

public class Singleton{
    private static volatile Singleton instance = null;
    
    private Singleton(){}

    public Singleton getInstance(){
        if(null == instance){
            synchronized(Singleton.class){
                if(null == instance){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

为什么需要两次check？

• 如果没有外层的check，相当于给整个getInstance()方法加上了synchronized关键字，也就是每次获取单例对象都要获取class对象的monitor，monitor是粒度较大的的锁，开销较大。所以外层的判断目的是：第一次获取单例对象后，再次获取该单例对象无需进行同步

• 如果没有内层的check，假如有两个线程，线程1和线程2同时进入外层判断，即第8步，线程1获得对象锁，进入同步代码块并初始化对象后，释放对象锁，返回单例对象结束了，线程1获取对象锁进入同步代码块后又再次初始化了instance对象，导致多线程下单例模式的非线程安全；

  为什么instance实例需要加volatile关键字？

• 因为volatile的禁止指令重排序，初始化instance对象并非原子操作，它包括: 1. 开辟堆内存; 2. 调用构造方法初始化对象; 3.将instance指向新对象。

如果没有volatile关键字，且在并发情况下，如果某个线程完成了1、2两个步骤，还未给instance变量赋值，此时另一个线程进入外层判空后后发现instance对象非空，就返回了未构造完全的instance对象，导致空指针异常；volatile的意义在于能够禁止对当前对象进行指令的重排序，也就是happen-before原则的关于volatile的一条："volatile变量规则：对一个变量的写操作happen before于后面对这个变量的读操作"，也就是说，无论什么情况，对于volatile变量的写操作必须在完成后才能读取，不能暴露写操作的中间状态。所以不会出现未完成构造就读取的情况；但是volatile不能保证同时对变量的写操作也是有序的，也就是volatile不能保证原子性
happen before：描述了线程安全的可见性，有很多规则，关于volatile的规则是：对一个变量的写操作的结果，对这个变量的读操作可见