一、并发编程模型的两个关键问题
在并发编程中，需要处理两个关键问题：线程之间如何通信及线程之间如何同步（这里的
线程是指并发执行的活动实体）。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程
中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。
- 共享内存的并发模型：线程之间共享程序的公共状态，通过写-读内存中的公共状态进行隐式通信。但是，同步是显式进行的，程序员必须显式指定某个方法或某段代码需要在线程之间互斥执行。
- 消息传递的并发模型：线程之间没有公共状态，线程之间必须通过发送消息来显式进行通信，但是，同步是隐式进行的，因为消息的发送必须在消息的接收之前。
Java的并发采用的是共享内存模型，Java线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对
程序员完全透明。如果编写多线程程序的Java程序员不理解隐式进行的线程之间通信的工作
机制，很可能会遇到各种奇怪的内存可见性问题。
二、Java内存模型的抽象结构
Java线程之间的通信由Java内存模型（JMM）控制，JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（Main Memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。
Java内存模型的抽象示意如下图所示：
从上图来看，如果线程A与线程B之间要通信的话，必须要经历下面2个步骤。
- 线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
- 线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
从整体来看，这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息，而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为Java程序员提供内存可见性保证。
三、从源代码到指令序列的重排序
在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分3种类型。
- 编译器优化的重排序：编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。
- 指令级并行的重排序
- 内存系统的重排序
从Java源代码到最终实际执行的指令序列，会分别经历下面3种重排序，如下图所示：
JMM属于语言级的内存模型，它确保在不同的编译器和不同的处理器平台之上，通过禁止特定类型的编译器重排序和处理器重排序，为程序员提供一致的内存可见性保证。
四、并发编程模型的分类
现代的CPU都有属于自己的写缓冲区，但是每个CPU上的写缓冲区，仅仅对它所在的CPU可见（A处理器无法访问B处理器的写缓冲区）。
下面试举例说明可见性问题：
假设处理器A和处理器B按程序的顺序并行执行内存访问，最终可能得到x=y=0的结果。具体的原因如下图所示：
这里处理器A和处理器B可以同时把共享变量写入自己的写缓冲区（A1，B1），然后从内存中读取另一个共享变量（A2，B2），最后才把自己写缓存区中保存的脏数据刷新到内存中（A3，B3）。当以这种时序执行时，程序就可以得到x=y=0的结果。
从内存操作实际发生的顺序来看，直到处理器A执行A3来刷新自己的写缓存区，写操作A1才算真正执行了。虽然处理器A执行内存操作的顺序为：A1→A2，但内存操作实际发生的顺序却是A2→A1。此时，处理器A的内存操作顺序被重排序了（处理器B的情况和处理器A一样）。
由于写缓冲区仅对自己的CPU可见，它会导致CPU执行内存操作的顺序可能会与内存实际的操作执行顺序不一致。
解决方案：
为了保证内存可见性，Java编译器在生成指令序列的适当位置会插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。JMM把内存屏障指令分为4类，如下表所示：
五、happens-before简介
从JDK 5开始，Java使用新的JSR-133内存模型。JSR-133使用happens-before的概念来阐述操作之间的内存可见性。在JMM中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须要存在happens-before关系。这里提到的两个操作既可以是在一个线程之内，也可以是在不同线程之间。
与程序员密切相关的happens-before规则如下：
- 程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作。
- 监视器锁规则：对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁。
- volatile变量规则：对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读。
- 传递性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那么A happens-before C
注意：两个操作之间具有happens-before关系，并不意味着前一个操作必须要在后一个操作之前执行！happens-before仅仅要求前一个操作（执行的结果）对后一个操作可见，且前一个操作按顺序排在第二个操作之前
happens-before与JMM的关系如下图所示：
六、小结
在本文的介绍下一定要搞清楚Java内存模型的抽象结构，要清晰CPU的写缓冲仅对自己可见。