學過JAVA的人都知道，程序運行過程中的臨時數據，都是從外部存儲設備調入內存（物理內存）中，再進行讀寫操作的。而計算機在執行程序時，對程序的每條指令都是在CPU中執行的，而指令的執行，勢必涉及到對數據的讀寫操作。

　　於是就產生了這樣一個問題，CPU指令的執行速度是很快的，但是從內存中讀取和寫入數據的速度卻是比較慢的。如果對數據的任何操作，都需要CPU和內存打交道，而由於內存的讀取速度遠遠慢於CPU的執行速度，這樣就大大降低了CPU執行的效率，於是就有了CPU高速緩存的概念。

　　CPU,CPU高速緩存,內存協同工作過程

　　1、程序運行過程，會將所需要操作的業務數據加載到內存中，並復制一份到CPU的高速緩存中。

　　2、CPU指令執行時，直接從CPU高速緩存中讀取和寫入數據，提高工作效率。

　　3、CPU運算結束後，將結果寫入CPU高速緩存，此時再同步至內存中。

　　多線程場景下a = a + 1的難題

　　程序執行該代碼時，JVM進程中首先開啟一個線程，從外部存儲設備中加載class文件至內存中並賦予了a初始值，並將a值復制一份存儲至CPU高速緩存中。運算時，CPU指令首先從高速緩存中讀取a值，進行+1操作後將結果寫入高速緩存中，再由高速緩存同步至內存中，於是一個加法運算的全過程就順利完成了。

　　這個代碼在單線程的場景中，是沒有任何問題的。但如果是運行在多核CPU的多線程場景下就會出問題了。

　　在多核CPU下，每個線程都可能擁有自己獨立的CPU，每個線程運行時都有自己的CPU高速緩存，這樣就容易造成計算結果的臟數據。

　　假設a在JVM加載初始化過程被賦值為0，線程A和B同時執行a = a + 1的操作，此時我們預期的結果可能都是a最終的結果為2。

　　但是，如果線程A，B同時從內存中復制了a值至各自的CPU高速緩存中，A執行完了a = 1寫入自己線程的緩存，再同步回內存，B也如此。這樣一來，最終a的值就定格在了1，這是和預期結果所相悖的。也就是說，在多CPU，多線程編程的場景下，很有可能存在計算結果為臟數據的現象。

　　為解決該難題，就需要使用volatile關鍵字對變量進行修飾了，至於volatile關鍵字為啥有此神奇功效，請看本博客的《深入剖析volatile關鍵字》。

a=a+1背後的內存模型和CPU高速緩存