前言
不知道为什么，写文章的时候就想在最上面放一张图片，可能是因为强迫症吧，最近买了一些java并发相关书籍在看，如果没有大的问题，最近几篇文章应该都是记录java内存模型相关内容了（如下图），内容有点多，所以准备分开来写，写的原因主要想记录一下，还有就是觉得自己太菜有些看不懂的，想写出来看有没有大佬解答以下的，如题，今天要写的就是java内存模型的基础：
并发编程模型的两个关键问题
线程之间如何通信
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，线程之间通信机制有两种：共享内存和消息传递。
共享内存：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。
消息传递：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的进行通信。
Java的并发采用的是共享内存模型。
线程之间如何同步
同步是指程序中用于控制不同线程间操作发生相对顺序的机制。
共享内存：在共享内存模型中，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：在消息传递模型中，由于消息的发送必须在消息接收之前，因此同步是隐式进行的。
总结
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。
Java内存模型的抽象结构
在Java中，所有实例域、静态域和数组元素都存储在堆内存中，堆内存在线程之间共享，（本文用“共享变量”这个术语来代指实例域、静态域和数组元素），局部变量、方法定义参数和异常处理器参数不会在线程之间共享，他们不会有内存可见性的问题，也不会受到内存模型的影响。
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中，每个线程都有一个私有的本地内存，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的一个概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java内存模型的抽象示意图如下所示：
1、线程A把本地内存中更新过的共享变量刷新到主内存中。
2、线程B去主内存读取线程A更新过的共享变量。
通过下图来说明这两个步骤：
如图，本地内存A和本地内存B有主内存中共享变量x的副本。假设初识时，这三个内存中的x值都是0。线程A在执行时，把更新后的x值（假设值为1）临时存放在自己的本地内存A中，当线程A和线程B需要通信时，线程A首先会把自己本地内存中修改后的x值刷新到主内存中，此时主内存的x值变为了1，随后，线程B去主内存读取线程A更新后的x值，此时线程B的本地内存的x值也变为了1。
从整体来看，这两个步骤的实质上是线程A再向线程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程序员提供内存的可见性保证。
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。重排序分为3种类型：
1）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。
2）指令级并行的重排序：现代处理器采用了指令级并行计数来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
3）内存系统的重排序：由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
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种排序，如下图所示：
其中1属于编译器重排序，2和3属于处理器重排序。这些重排序可能会导致多线程程序出现内存可见性问题。对于编译器，JMM的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排序（不是所有的编译器重排序都要禁止）。对于处理器的重排序，JMM的处理器重排序规则会要求Java编译器在生成指令序列时，插入特定类型的内存屏障指令，通过内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。
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。
happens-before简介
从JDK5开始，Java使用新的JSR-133内存模型，JSR-133内存模型使用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：
1）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。
2）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。
3）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。
4）传递性：如果A happens-before B，并且B happens-before C，那么A happens-before C。
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：
由图可知，一个happens-before规则对应于一个或多个编译器和处理器重排序规则。对程序员来说，happens-before规则简单易懂，它避免程序员为了理解JMM提供的内存可见性保证而去学习复杂的重排序规则以及这些规则的具体实现方法。
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