Volatile关键字在Java中的底层原理

Volatile关键字的作用是忽略所有本地CPU缓存，或者等效地说，将包含该volatile变量的缓存行从主内存中刷新。因此，正如文档所建议的那样，它确保所有的读操作直接从主内存读取，所有的写操作直接写入主内存。

除此之外，volatile关键字还具有原子操作的保证。它确保使用该关键字前缀的变量被读取或写入时，就像它是一个单一指令一样。（相反地，在使用两个线程写入的情况下，你不会担心一个64位长整型变量的前32位来自一个线程，后32位来自另一个线程）。因此，在某些特定的情况下，例如在32位机器上使用volatile关键字对64位长整型变量进行操作时，JVM可能需要进行更多的操作，而不仅仅是一个“volatile”指令。更多的文档可在https://blogs.oracle.com/dave/entry/java_memory_model_concerns_on找到。

针对你的具体问题：

- 在Java中读取一个volatile变量时，它确保变量的值来自于主内存。

- 在Java中写入一个volatile变量时，它确保变量的值被写入主内存。

尽管上述内容是从“逻辑”角度来看的，但实际上，现代CPU采用了复杂的缓存策略，并且有时候可以保证上述内容为真，而实际上并不会写入主内存。然而，它只在意识到通过性能优化步骤可以绝对实现相同效果时才这样做。但我认为这已经超出了讨论的范围。

volatile关键字在Java中的底层实现

Java内存模型确保了所有线程都能看到一个变量的一致值。如果一个字段被声明为volatile，那么Java内存模型将确保所有线程都能看到该变量的一致值。

Java内存模型描述了程序的可能行为。实现者可以自由地生成任何代码，只要程序的所有执行结果都可以被内存模型预测到。这为实现者提供了很大的自由度，可以进行各种代码转换，包括重新排序操作和删除不必要的同步操作。

大多数有关Java中volatile关键字的教程都会建议与您提到的一样，即该变量的值永远不会被本地线程缓存：所有的读写都会直接进入"主内存"。但是文档对此并没有做出任何保证，尽管也没有否认。它只是说这是可能的行为。

所以我会说您的老师是正确的。根据文档（而不是除了文档之外的大多数教程），volatile关键字确实不能保证变量的值将保存在主内存中。然而，这并不意味着您是错的，这完全取决于JVM的实现。

在Java中，关键字volatile的确切含义可以参考Java语言规范（Java Language Specification），以了解其官方意义。JLS的第8.3.1.4节解释了volatile的含义：

一个字段可以被声明为volatile，在这种情况下，Java内存模型确保所有线程对该变量看到的值都是一致的（§17.4）。

第17.4节解释了Java内存模型。内存模型向您保证了程序中每个语句执行后数据发生的情况。仔细研究后，您会发现volatile意味着如果您写入一个volatile变量，您有保证其他线程将看到被写入的值。如何在实践中实现这一点是有意义的。它可以通过强制写入主内存来实现，但JVM的实现者可以自由选择一种不同的、可能更高效的机制。

因此，严格来说，您的老师是正确的。这并不一定意味着值被写入了主内存；虽然在实践中，这可能是实际情况——但这取决于特定的JVM实现。

那么，有没有其他更高效的实现volatile的方法呢？