Java內存模型
Java內存模型應該說成Java線程內存模型，同CPU緩存模型類似，是基於CPU緩存模型來建立的，Java線程內存模型是標準化的屏蔽掉了底層計算機的區別。
如上圖所示每一個線程對應一個工作內存，相當於cpu的高速緩存，從主內存中獲取共享變量，並存貯一份共享變量副本，而每個線程的共享變量副本都是相對獨立的，那麼當我們寫多線程程序的時候，當不了解Java線程內存模型的時候，併發一上來就會出現這種bug,我們來看下面這個程序。
private static boolean initFlag = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(()->{
System.out.println("======>wait data");
while(!initFlag){
}
System.out.println("==============>success");
}).start();
Thread.sleep(2000);
new Thread(()->{
prepareData();
}).start();
}
public static void prepareData(){
System.out.println("==============>prepareData start");
initFlag = true;
System.out.println("==============>prepareData end");
}
這個程序線程1是執行一個循環，當initFlag值不變的時候，會一直循環。線程2是執行修改這個initFlag這個值，那麼理論上來說這個程序的數據結果應該是：
======>wait data
==============>prepareData start
==============>prepareData end
==============>success
實際上，並不是這樣的，它會陷入一個死循環，success不會輸出出來，按理說，線程一應該可以感受的到initFlag值的變化，實際上線程1一直讀取的是，工作內存中的共享變量副本。
先了解一下JMM的原子操作：
read(讀取)：從主內存中讀取數據
load(載入)：將主內存中讀取到的數據寫入工作內存中
use(使用)：從工作內存中讀取數據來計算
assign(賦值)：將計算好的值重新賦值到工作內存中
store(存儲)：將工作內存數據寫入主內存中
write(寫入)：將store過去的變量賦值給主內存中的變量
lock(鎖定)：將主存變量加鎖，標識爲線程獨佔狀態
unlock(解鎖)：將主存變量解鎖，解鎖後其他線程可以鎖定該變量。
那麼將上述程序結合JMM的原子操作分析如下圖所示：
首先線程1先從主內存讀取initFlag變量然後load到工作內存中後use--->!initFlag變量，此時工作內存中，線程2也從主內存中read-》initFlag變量然後load到工作內存中，use變量並assign到工作內存中，然後store將數據寫入主內存中，然後再write到主內存中,此時線程1讀取的還是工作內存中的值，導致值沒有一致性，那麼如何解決這個問題呢？
在initFlag變量加上volatile關鍵字：
private static volatile boolean initFlag = false;
衆所周知volatile可以使變量緩存可見性，並且禁止指令重排，那麼它底層是如何實現的呢？底層實現主要是通過彙編loca前綴指令，它會鎖定這塊內存區域的緩存(緩存行鎖定)
IA-32架構軟件開發手冊對lock指令解釋：
1)、會將當前處理器緩存行的數據立即寫回到系統內存
2)、這個寫會內存的操作會引起在其他CPU裏緩存了該內存地址的數據無效(MESI協議)
加了volatile關鍵字之後所對應JMM的原子操作操作如圖所示：
比較所不同之處：在store到主內存的時候，因爲MESI緩存一致性協議的存在，其他CPU裏有一個總線嗅探機制，可以理解爲監聽，該內存地址的數據改變則置爲無效，所以當再一次執行!initFlag指令時，會重新讀取載入數據，則獲取的時true,從而可以循環結束，輸出success，而如果兩個線程同時修改initFlag時，一個線程再修改時會有緩存行級鎖，所以需要等待釋放鎖之後再進行後續操作，這樣的話讀取使保持了數據的一致性，又不會影響性能，比直接再主內存加總線鎖要輕量級很多。
但是這樣又會暴露其他問題,再看以下代碼：
private static volatile int num = 0;
public static void increate(){
num++;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread[] threads = new Thread[10];
for(int i = 0 ; i<=threads.length;i++ ){
threads[i] = new Thread(()->{
for(int j = 0; j< 1000 ;j++){
increate();
}
});
threads[i].start();
}
for(Thread t:threads){
t.join();
}
System.out.println(num);
}
上述程序理論上應該輸出：10*1000=10000，實際上呢結果不一，可能是10000也是9888，這是爲什麼呢？按找上述描述加了volatile關鍵字有緩存行級鎖，那麼取值應該是對的，問題就出在這裏，線程1在執行num++的賦值之後store的時候有一個過程，線程2在store之前也執行了++操作，然後再線程一store write之後，由於cpu嗅探機制所以線程二的數據失效重新獲取，再操作一次++的時候就不是原子操作了，所以導致沒有達到預期的值，如圖所示：
那麼可以再++方法上加鎖保持操作的原子性，這裏就不討論加鎖及其細節了。
併發編程三個概念：
1、原子性：即一個操作或者多個操作 要麼全部執行並且執行的過程不會被任何因素打斷，要麼就都不執行。
2、可見性：是指當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
3、有序性：即程序執行的順序按照代碼的先後順序執行。
