使用 volatile 修饰共享变量后，每个线程要操作变量时会从主内存中将变量拷贝到本地内存作为副本，
当线程操作变量副本并写回主内存后，会通过 CPU 总线嗅探机制告知其他线程该变量副本已经失效，需要重新从主内存中读取。
volatile 保证了不同线程对共享变量操作的可见性，也就是说一个线程修改了 volatile 修饰的变量，当修改后的变量写回主内存时，其他线程能立即看到最新值。
接下来我们就聊聊一个比较底层的知识点：
总线嗅探机制。
总线嗅探机制
在现代计算机中，CPU 的速度是极高的，如果 CPU 需要存取数据时都直接与内存打交道，在存取过程中，CPU 将一直空闲，这是一种极大的浪费，所以，为了提高处理速度，CPU 不直接和内存进行通信，而是在 CPU 与内存之间加入很多寄存器，多级缓存，它们比内存的存取速度高得多，这样就解决了 CPU 运算速度和内存读取速度不一致问题。
由于 CPU 与内存之间加入了缓存，在进行数据操作时，先将数据从内存拷贝到缓存中，CPU 直接操作的是缓存中的数据。但在多处理器下，将可能导致各自的缓存数据不一致（这也是可见性问题的由来），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，而嗅探是实现缓存一致性的常见机制。
注意，缓存的一致性问题，不是多处理器导致，而是多缓存导致的。
嗅探机制工作原理
每个处理器通过监听在总线上传播的数据来检查自己的缓存值是不是过期了
，如果处理器发现自己缓存行对应的内存地址修改，就会将当前处理器的缓存行设置无效状态，当处理器对这个数据进行修改操作的时候，会重新从主内存中把数据读到处理器缓存中。
注意：
基于 CPU 缓存一致性协议，JVM 实现了 volatile 的可见性，但由于总线嗅探机制，会不断的监听总线，如果大量使用 volatile 会引起总线风暴。所以，volatile 的使用要适合具体场景。
可见性问题小结
上面的例子中，使用 volatile 和 synchronized 锁都可以保证共享变量的可见性。相比 synchronized 而言，
volatile 可以看作是一个轻量级锁，所以使用 volatile 的成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。
但 volatile 无法像 synchronized 一样保证操作的原子性。
volatile 的原子性问题
原子性
是指在一次操作或者多次操作中，要么所有的操作全部都得到了执行并且不会受到任何因素的干扰而中断，要么所有的操作都不执行。
在多线程环境下，volatile 关键字可以保证共享数据的可见性，但是并不能保证对数据操作的原子性。也就是说，多线程环境下，使用 volatile 修饰的变量是线程不安全的。
要解决这个问题，我们可以使用锁机制，或者使用原子类（如 AtomicInteger）。
这里特别说一下：
对任意单个使用 volatile 修饰的变量的读 / 写是具有原子性，但类似于 flag = !flag 这种复合操作不具有原子性。简单地说就是，单纯的赋值操作是原子性的。
禁止指令重排序
为了实现 volatile 内存语义（即内存可见性），JMM 会限制特定类型的编译器和处理器重排序。为此，JMM 针对编译器制定了 volatile 重排序规则表 ：
使用 volatile 修饰变量时，根据 volatile 重排序规则表，
Java 编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。
内存屏障
是一组处理器指令，它的作用是禁止指令重排序和解决内存可见性的问题。
下面我们来看看 volatile 读 / 写时是如何插入内存屏障的，见下图：
从上图，我们可以知道 volatile 读 / 写插入内存屏障规则：
- 在每个 volatile 读操作的后面插入 LoadLoad 屏障和 LoadStore 屏障。
- 在每个 volatile 写操作的前后分别插入一个 StoreStore 屏障和一个 StoreLoad 屏障。
也就是说，
编译器不会对 volatile 读与 volatile 读后面的任意内存操作重排序；编译器不会对 volatile 写与 volatile 写前面的任意内存操作重排序。
总结
- volatile 修饰符适用于以下场景：某个属性被多个线程共享，其中有一个线程修改了此属性，其他线程可以立即得到修改后的值；或者作为状态变量，如 flag = ture，实现轻量级同步。
- volatile 属性的读写操作都是无锁的，它不能替代 synchronized，因为它没有提供原子性和互斥性。因为无锁，不需要花费时间在获取锁和释放锁上，所以说它是低成本的。
- volatile 只能作用于属性，我们用 volatile 修饰属性，这样编译器就不会对这个属性做指令重排序。
- volatile 提供了可见性，任何一个线程对其的修改将立马对其他线程可见。
- volatile 提供了 happens-before 保证，对 volatile 变量 V 的写入 happens-before 所有其他线程后续对 V 的读操作。
- volatile 可以使纯赋值操作是原子的，如 boolean flag = true; flag = false。
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volatile 可以在单例双重检查中实现可见性和禁止指令重排序，从而保证安全性。