CPU 和内存交互

• 现代计算机使用多级缓存（如 L1、L2、L3 缓存）来提高处理速度。这导致了内存操作的不一致性问题，因为不同的线程可能在不同的 CPU 核心上运行，每个核心有自己的缓存。

• 为了优化性能，处理器可能会重新排序指令的执行顺序（称为指令重排序）。

内存屏障

• 内存屏障（Memory Barrier） 是一种硬件级的指令，用于防止处理器在执行程序时对指令进行错误的重排序。

• 存在两种主要类型的内存屏障：读屏障（Load Barrier） 和 写屏障（Store Barrier）。
• 读屏障 确保在屏障之前的所有读操作在屏障之后的读操作前完成。
• 写屏障 确保在屏障之前的所有写操作在屏障之后的写操作前完成。

volatile 的内存屏障

• 当声明一个变量为 volatile 时，JVM 会在变量的读写操作中插入特定的内存屏障指令。
• 写操作（写入 volatile 变量）：JVM 在写操作后会插入一个写屏障，以确保该操作之前的所有写操作（包括对 volatile 变量的写入）都在内存中对其他线程可见。
• 读操作（从 volatile 变量读取）：JVM 在读操作前会插入一个读屏障，以确保所有读取的数据是最新的，并且之前的写操作对当前线程可见。

实现细节

• 在不同的处理器架构中，内存屏障的实现可能不同。例如，x86 和 ARM 处理器就有不同的内存屏障指令和行为。

• Java 虚拟机规范没有具体规定 volatile 的实现细节，这意味着不同的 JVM 实现（如 HotSpot、OpenJ9）可能会有不同的内存屏障实现策略。

总结