1、保持內存可見性
內存可見性：所有線程都能看到共享內存的最新狀態。每次讀取前必須先從主內存刷新最新的值。每次寫入後必須立即同步回主內存當中。
Java通過幾種原子操作完成工作內存和主內存的交互：
lock：作用於主內存，把變量標識為線程獨占狀態。
unlock：作用於主內存，解除獨占狀態。
read：作用主內存，把一個變量的值從主內存傳輸到線程的工作內存。
load：作用於工作內存，把read操作傳過來的變量值放入工作內存的變量副本中。
use：作用工作內存，把工作內存當中的一個變量值傳給執行引擎。
assign：作用工作內存，把一個從執行引擎接收到的值賦值給工作內存的變量。
store：作用於工作內存的變量，把工作內存的一個變量的值傳送到主內存中。
write：作用於主內存的變量，把store操作傳來的變量的值放入主內存的變量中。
volatile如何保持內存可見性
volatile的特殊規則就是：
read、load、use動作必須連續出現。
assign、store、write動作必須連續出現。
所以，使用volatile變量能夠保證:
每次讀取前必須先從主內存刷新最新的值。每次寫入後必須立即同步回主內存當中。也就是說，volatile關鍵字修飾的變量看到的隨時是自己的最新值。

2、防止指令重排
volatile關鍵字提供內存屏障的方式來防止指令被重排，編譯器在生成字節碼文件時，會在指令序列中插入內存屏障來禁止特定類型的處理器重排序。
基於保守策略的JMM內存屏障插入策略：
在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障。
在每個volatile寫操作的後面插入一個StoreLoad屏障。
在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadLoad屏障。
在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadStore屏障。

對volatile變量的單次讀/寫操作可以保證原子性的，如long和double類型變量，但是並不能保證i++這種操作的原子性，因為本質上i++是讀、寫兩次操作。

volatile不能完全取代Synchronized的位置，只有在一些特殊的場景下，才能適用volatile。總的來說，必須同時滿足下面兩個條件才能保證在並發環境的線程安全：
（1）對變量的寫操作不依賴於當前值。
（2）該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中。

volatile的作用和原理