关于Volatile关键字含义的一些个人理解

Volatile关键字出现在一些高级语言中，尤其是支持多线程编程的语言，比如C、C++、Java和C#。这些语言赋予了Volatile关键字不同的含义，但是总的来说，引入该关键字的出发点应该都是类似的。

在将volatile关键字之前，我们先了解一下计算机的缓存系统。根据不同的读取速度，计算机的存储器可以分为disk、memory、cache和register几大类。读写速度依次递增，存储容量依次递减。当然cache还能进一步细分成几级，如一级缓存、二级缓存和三级缓存，缓存还包括缓存命中（cache hit）和缓存失效（cache miss）以及缓存的替换策略等，关于缓存，还有更多知识，这里就不一一解释了。接下来，我们考虑如下一个场景：

一份数据被load进memory，当cpu需要处理该数据时，又会被load进cpu中的register。由于cpu的处理速度比memory的读写速度快很多，就会造成cpu的等待，形成性能瓶颈。解决办法之一便是加入读写更快的cache作为memory和cpu之间的缓存。有了cache之后，便有了如下问题：假如应用程序开启了两个线程Thread1和Thread2，Thread1和Thread2同时处理该份数据（data），在load进cpu的寄存器之前，data可能会分别缓存在cache1和cache2中。如下图：





Thread1和Thread2在处理完数据之后，可能将数据先写到cache1和cache2里，然后在之后的某一时刻再更新到memory上。这种数据更新策略叫”写回（write back）”。与之相对应的更新策略叫”写穿透（write through）”。如果该data不加Volatile修饰，编译器就会对其进行优化——仅仅从缓存中读取data，从而造成数据的不一致。加了Volatile以后，编译器就会认为这个变量的值是随时改变的，编译后的程序就会直接从memory中读取数据，保证Thread1和Thread2读取的数据时一致的（个人理解其实这种策略就是”写穿透”）。

注意几点：

1） volatitle修饰的关键字并非是进行原子性操作的

2） C、C++、Java和C#中的Volatile关键字含义并非完全相同，具体的区别参见不同语言的语法定义

最后，以上信息仅仅是个人意见，可能会有疏忽或错误的地方，恳请批评指正！

参考资料：

[1] http://zh.wikipedia.org/wiki/Volatile变量

[2] http://zh.wikipedia.org/wiki/CPU缓存

[3] http://blog.csdn.net/tyger/article/details/5936954(写回和写穿透)

[4] http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/06/24/1764231.html

[5] http://www.cnblogs.com/aigongsi/archive/2012/04/01/2429166.html