编译器优化带来的内存可见性问题
内存可见性问题:
- 当一个线程修改一个共享变量的值时，这个值会被保存在该线程的本地内存中，而不是直接写入主内存中。
- 如果其他线程需要读取该共享变量的值，它们可能会从自己的本地内存中读取旧值，而不是从主内存中读取最新的值，从而导致数据不一致的问题。
使用volatile保证内存可见性
内存可见性是指多个线程之间共享变量时，对变量的修改能够被其他线程及时地看到。
当一个变量被声明为volatile时，每次读取该变量时，都会从主内存中读取最新的值，而不是从线程的本地内存中读取。同样，每次写入该变量时，都会立即将值刷新到主内存中，而不是仅在线程的本地内存中修改。
Volatile变量具备两种特性：
变量可见性就是保证该变量对所有线程可见，可见性是指当一个线程修改了某个变量的值，那么新值对与其他线程是可以立即获取的。
- 使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存；
- 使用volatile关键字的话，当线程2进行修改时，会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效（反映到硬件层的话，就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效）；
- 由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取。
- 在线程2修改stop值时，会使得线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，然后线程1读取时，发现自己的缓存行无效，它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后，然后去对应的主存读取最新的值。
- 那么线程1读取到的就是最新的正确的值。
禁止指令重排序，阻止编译器对代码的优化
volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：
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当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行；
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在进行指令优化时，不能把volatile变量前面的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。
为了保证volatile的内存语义，加入volatile关键字时，**编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障，会多出一个lock前缀指令。内存屏障是一组处理器指令，解决禁止指令重排序和内存可见性的问题。**编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序，使性能得到优化。处理器在进行重排序时会考虑指令之间的数据依赖性。
内存屏障，有2个作用：
1、优先于这个内存屏障的指令必须先执行，后于这个内存屏障的指令必须后执行。
2、使得内存可见性。所以，如果你的字段是volatile，在读指令前插入读屏障，可以让高速缓存中的数据失效，重新从主内存加载数据。在写指令之后插入写屏障，能让写入缓存的最新数据写回到主内存。
