变量不可见的两个原因
Java每个线程工作都有一个工作空间，需要的变量都是从主存中加载进来的。Java内存模型如下（JMM）：
线程访问一个共享的变量时，都需要先从主存中加载一个副本到自己的工作内存中，经过自己修改后再更新到主存中去。在这个过程中可能出现这种情况：线程A在工作内存中修改了变量1的值，但是还没有写入主存，这档口线程B将变量1加载到自己工作内存中。显然，线程B拿到的不是变量1的最新值了。
变量可见性就是： 这个变量被任何一个线程修改了，其他线程都能“看见”，也就是能取到变量最新的值。
重排序是指为了适合cpu指令执行机制，编译器、内存系统、处理器可能会对一些指令的执行顺序进行重排。例如：
int a = 1; //line1 int b = 2; //line2 int s = a*b; //line3
line1 和 line2 可能会被重排颠倒位置，但是line3不会重排，因为Java单线程下会遵守 as-if-serial语义，简单的讲就是重排指令不会出现错误的结果。在多线程下，指令重排则可能造成一些问题，例如：
class Example { int a = 0; boolean flag = false; public void writer() { a = 1; flag = true; } public void reader() { if (flag) { int i = a +1; } }
}
线程A首先执行writer()方法，线程B线程接着执行reader()方法。线程B在int i=a+1 时不一定能看到a已经被赋值为1，因为在writer()中，两句话顺序可能打乱：
线程A执行顺序: flag=true；（a=1；还没执行完或还没写到主存）
线程B执行：flag=true (而此时a=0) 产生了一些与我们预期之外的情况。
导致变量不可见的原因（1）更新不及时，（2）多线程交替执行时的指令重排序。
volatile实现可见性的原理
JVM线程工作时的原子性指令有：
read: 从主存读取一个变量的值的副本到线程的工作内存。
load：把read来的值赋给工作空间的变量中，然后就可以使用了。
use：要使用一个变量，先发出这个指令。
assign：赋值，给变量一个新值。
store：将工作空间的变量值运送到主存中。
write：将值写到主存的那个变量中。
上述操作必定是顺序执行的，但可不一定连续，中间可能插入其他指令。为了保证可见性：关键就是保证load、use的执行顺序不被打乱(保证使用变量前一定刚刚进行了load操作，从主存拿最新值来)，assign、wirte的执行顺序不被打乱（保证赋值后马上就是把值写到主存）。
所以使用内存屏障， CPU指令，可以禁止指令执行乱序：插入一个内存屏障， 相当于告诉CPU和编译器指令顺序先于这个指令的必须先执行，后于这个命令的必须后执行。
解决第一个导致不可见的因素（更新不及时）：内存屏障，对于volatile修饰的变量，读操作时在读指令use之前插入一条读屏障指令重新从主存加载最新值进来，保证了load、use指令的执行顺序不乱；写操作时在写指令assign之后插入一条写屏障指令，将工作内存变量的最新值立刻写入主存变量。
解决第二个因素（指令重排）： 由于读写数据时会在之前/后插入一条内存屏障指令，因此volatile可以禁止指令重排序。
Synchronized实现可见性原理
解决第一个因素：在加锁前会将工作内存的值全部重新加载一遍，保证最新；释放锁前将工作内存的值全部更新到主存；由于在带锁期间，没有其他线程能访问本线程正在使用的共享变量，这样就保证了可见性。
解决第二个因素： 由于Synchronized修饰的代码块都是原子性执行的，即一旦开始做，就会一直执行完毕，期间有其他线程不可以访问本线程所使用的共享变量，这样，即便指令重排了也不会出现问题。
volatile不具有原子性可能导致的问题
经过前面的总结，可以看出Synchronized包裹的代码里的共享变量有可见性、指令不可排序性、原子性；volatile修饰的变量有可见性、指令不可排序性；volatile并不保证变量有原子性。如果用volatile修饰变量希望保证它的原子性就可能出现问题，例如：
volatile int num = 0; 线程A： num++； 线程B: num++;
两个线程操作都进行num++的操作，理论上完事后 num 的值为2，但是num++ 的操作本身不是原子性的（包括读取 num原先的值、+1、把+1后的值写入num），volatile也不能使对num的操作变为原子性。因此可能有num = 1的结果：
线程A：读取了num的值，为0，然后阻塞了。
线程B：读取num的值，还是为0，+1后立即写入主存，num = 1（体现可见性）。
线程A：恢复执行了，已经做完读取操作，工作内存中num = 0,继续执行。num+1，写入内存，num = 1；
虽然这种情况发生的概率很小，但是并发量大时还是会出现不少这种情况的（可以用Synchronized、lock、AtomicInteger等解决）。
由于原子性的问题，volatile不适合修饰依赖自身的变量 : num++、a = a*2... 也不适合修饰不变式的变量（即volatile变量应该是独立的）：a<b....