在上篇《非阻塞同步演算法與CAS(Compare and Swap)無鎖演算法》中講到在Java中long賦值不是原子操作，因為先寫32位，再寫後32位，分兩步操作，而AtomicLong賦值是原子操作，為什麼？為什麼volatile能替代簡單的鎖，卻不能保證原子性？這裡面涉及volatile，是java中的一個我覺得這個詞在Java規範中從未被解釋清楚的神奇關鍵詞，在Sun的JDK官方文件是這樣形容volatile的：

The Java programming language provides a second mechanism, volatile fields, that is more convenient than locking for some purposes. A field may be declared volatile, in which case the Java Memory Model ensures that all threads see a consistent value for the variable.

意思就是說，如果一個變數加了volatile關鍵字，就會告訴編譯器和JVM的記憶體模型：這個變數是對所有執行緒共享的、可見的，每次jvm都會讀取最新寫入的值並使其最新值在所有CPU可見。volatile似乎是有時候可以代替簡單的鎖，似乎加了volatile關鍵字就省掉了鎖。但又說volatile不能保證原子性（java程式設計師很熟悉這句話：volatile僅僅用來保證該變數對所有執行緒的可見性，但不保證原子性）。這不是互相矛盾嗎？

不要將volatile用在getAndOperate場合，僅僅set或者get的場景是適合volatile的

不要將volatile用在getAndOperate場合（這種場合不原子，需要再加鎖），僅僅set或者get的場景是適合volatile的

volatile沒有原子性舉例：AtomicInteger自增

例如你讓一個volatile的integer自增（i++），其實要分成3步：1）讀取volatile變數值到local； 2）增加變數的值；3）把local的值寫回，讓其它的執行緒可見。這3步的jvm指令為：

注意最後一步是記憶體屏障。

什麼是記憶體屏障（Memory Barrier）？

。基本上，它是這樣一條指令： a) 確保一些特定操作執行的順序； b) 影響一些資料的可見性(可能是某些指令執行後的結果)。編譯器和CPU可以在保證輸出結果一樣的情況下對指令重排序，使效能得到優化。插入一個記憶體屏障，相當於告訴CPU和編譯器先於這個命令的必須先執行，後於這個命令的必須後執行。記憶體屏障另一個作用是強制更新一次不同CPU的快取。例如，一個寫屏障會把這個屏障前寫入的資料重新整理到快取，這樣任何試圖讀取該資料的執行緒將得到最新值，而不用考慮到底是被哪個cpu核心或者哪顆CPU執行的。

記憶體屏障（memory barrier）和volatile什麼關係？上面的虛擬機器指令裡面有提到，如果你的欄位是volatile，Java記憶體模型將在寫操作後插入一個寫屏障指令，在讀操作前插入一個讀屏障指令。這意味著如果你對一個volatile欄位進行寫操作，你必須知道：1、一旦你完成寫入，任何訪問這個欄位的執行緒將會得到最新的值。2、在你寫入前，會保證所有之前發生的事已經發生，並且任何更新過的資料值也是可見的，因為記憶體屏障會把之前的寫入值都重新整理到快取。

volatile為什麼沒有原子性?

明白了記憶體屏障（memory barrier）這個CPU指令，回到前面的JVM指令：從Load到store到記憶體屏障，一共4步，其中最後一步jvm讓這個最新的變數的值在所有執行緒可見，也就是最後一步讓所有的CPU核心都獲得了最新的值，但中間的幾步（從Load到Store）是不安全的，中間如果其他的CPU修改了值將會丟失。下面的測試程式碼可以實際測試voaltile的自增沒有原子性：