在讲述Java内存模型之前，先介绍几个概念：指令重排序，Java运行模式
1.指令重排序
java编程语言的语义允许编译器和处理器执行指令重排序优化，以提高程序运行效率。指令重排序需遵守as-if-serial，as-if-serial指的是：不管怎么重排序，单线程程序的执行结果不能被改变。编译器和处理器都必须遵守as-if-serial语义。也就是说，编译器和处理器不会对存在数据依赖关系的操作做重排序。
指令重排序分为：重排序和等效替换
2.java运行模式
- 编译：字节码----jit提前编译----汇编
- 解释：字节码----jit一段一段编译----汇编
- 混合：综合上述两种，运行的过程中，jit编译器生效，针对热点代码进行重排序优化并预编译。可使用jitwatch查看优化后的汇编代码
java内存模型
java内存模型描述程序可能的行为，通过检查执行跟踪的每个读操作，并根据某些规则检查该读操作观察到的写操作是否有效来工作。程序执行产生的所有结果都可以由内存模型预测。
具体来说，Java内存模型主要目标是定义程序中各个变量的访问规则。所有的变量都是存在主存中，每个线程都有自己的工作内存。线程对变量的操作都必须在工作内存进行，不能直接对主存进行操作，并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。
Java内存模型对于多线程三大特性的规定：
- 原子性：java内存模型规定基本数据类型的访问读写具备原子性
- 可见性：通过一套同步规则，将变量修改后的新值同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值到工作内存，实现可见性
- 有序性：本线程内观察到的所有操作都是有序的，但是在另一个线程中观察该线程，由于重排序和同步延时，所有操作都是无序的。
Java中可见性存在CPU缓存等导致短期内可见性问题，重排序可能导致永久可见性问题。
可见性同步规则：
- 对于监视器m的解锁，与所有后续操作对于m的加锁同步
- 对volatile变量v的写入，与所有后续对v的读同步
- 启动线程的操作，与线程中的第一个操作同步
- 对于每个属性写入默认值（0、false、null），与每个线程对其进行的操作同步
- 线程t1的最后操作，与线程t2发现t1已经结束同步（isAlive、join）。
- 如果线程t1中断了t2，那么线程t1的中断操作与所有线程发现t2被中断同步（InterruptedException，interrupted，isInterrupted）
Happens-before先行发生原则
happens-before关系主要用于强调两个有冲突的动作之间的顺序。对于共享变量的多次访问，如果至少有一次是写，那么对于该变量访问是冲突的。当程序包含两个没有被happens-before关系排序的冲突访问时，就存在数据竞争。遵守这些原则，也就意味着有些代码不能进行重排序，有些数据不能缓存。
虚拟机实现时，必须要确保以下原则（happens-before可以理解为先发生对后发生可见）
- 某个线程中的每个动作都happens-before该线程中该动作之后的操作
- 某个monitor上的unlock动作happens-before同一monitor上的后续的lock操作
- 对某个volatile字段的写操作happens-before每个后续对该volatile字段的读操作
- 在某个线程对象上调用start()方法happens-before该启动了的线程中的任意动作
- 某个线程中的所有动作happens-before任意其他线程成功从该线程对象上的join()中返回
- 具有传递性，如果某个动作a happens-before b，且b happens-before c，那么a happens-before c
volatile关键字
volatile关键字可以让一个线程对共享变量的修改，能够及时被其他线程看到，遵循Java内存模型同步规则。
- 禁止缓存：volatile变量的访问控制符会加ACC_VOLATILE，保证立即可见
- 禁止重排序：对volatile变量相关的指令不做重排序
volatile不保证原子性
final在JMM中的处理
- 在共享对象的构造函数中设置的final字段，当线程看到该对象时，将始终看到该对象的final字段的正确构造版本。示例：f=new FinalDemo();若x为final字段，则读取到的f.x一定是最新的
- 在共享对象构造函数中设置字段后发生读取，如果该字段为final，会看到字段分配的值，否则会看到默认值。示例：public FinalDemo(){x=1;y=x}，y会等于1
- 读取共享对象的final字段时，要先读取共享对象。示例：f= new FinalDemo();a=f.x;这两个操作不能重排序
- 通常final static是不可修改的字段，然而System.in、System.out、System.err是final static字段，由于遗留原因，必须允许通过set方法改变，我们见这些字段称为写保护，以区别于普通final字段
double和long的特殊处理
虚拟机规范中，写64位的double和long分成了两次32位的操作，由于不是原子操作，可能导致读取到的某次写操作中的前32位，以及另一次写操作的后32位。读写volatile的double和long总是原子的，引用的读写也总是原子的
虽然规范没要求实现原子性，但是商业JVM大部分实现了原子性。