計算機在執行程序的時候，都是CPU在處理指令，在執行指令的時候，會跟數據打交道，數據存放在主存(物理內存)上，CPU的執行速度要比從內存中讀寫數據的速度快的多，所以每次操作內存都會消耗好多時間，最終會降低CPU的執行效率；
爲了解決這個問題，就在CPU和內存之間增加了一個高速緩存；緩存讀寫數據的操作要比主存快得多；
使用高效緩存之後，程序運行時，會先將運算需要的數據從主存複製一份到高效緩存中，CPU運行計算時，就可以直接從緩存中獲取數據和向緩存中寫入數據，運算結束後，再將高效緩存中的數據刷新到主存中；
隨着CPU能力的不斷提升，一層緩存慢慢就不能滿足需求了，就加入二級緩存，甚至是三級緩存；
使用多級緩存之後，CPU要讀取數據，就先在一級緩存中找，一級中沒有，再去二級緩存中找，若緩存中都找不到，就到主存中去找；
單核CPU有一套L1、L2、L3緩存，若CPU有多個內核，那每個核心都有一套L1、L2緩存，共享L3緩存；
（1）單核CPU、單線程：緩存只有一個線程訪問，緩存獨佔，不會有訪問衝突問題；
（2）單核CPU、多線程：進程中的多個線程訪問進程中的共享數據，CPU將數據從主存中加載到緩存後，不同線程訪問相同的物理地址的時候，都會映射到相同的緩存位置，這樣即使發生線程切換，緩存仍然不會失效；由於每個時刻都只有一個線程在執行，所以不會有緩存訪問衝突；
（3）多核CPU、多線程：每個核心至少有一個一級緩存，多個線程訪問進程中的共享數據，並且多個線程分別在不同的核心上執行，那每個核心都會有一份主存數據的緩存備份，由於多核可以並行，就會出現多個線程同時寫各自緩存的情況，最後每個緩存之間的數據就可能不同；
所以，在CPU和主存之間增加高效緩存，在多線程場景下，可能存在緩存一致性問題：多核CPU中，每個核心的自己的緩存中，對同一數據的緩存內容可能不一致；
處理器優化和指令重排
（1）在CPU和主存之間增加高效緩存，在多線程場景下會有緩存一致性的問題；
CPU爲了優化程序的執行，可能會進行處理器優化：對代碼亂序執行處理；編程語言的編輯器也會做指令重排；
這樣就會出現新的問題：
（2）處理器優化問題；
（3）編輯器指令重排問題；
併發編程，爲了保證數據的安全，需要滿足3個特性：
原子性：在一個操作中，CPU不可以中途暫停，然後再調度，即不被中斷操作，要不不執行，要不就執行完成；可見性：多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了變量的值，其他線程能立刻看到修改的值；有序性：程序的執行順序，按照代碼的先後順序執行；
緩存一致性問題就是可見性問題；
處理器優化會導致原子性問題；
指令重排會導致有序性問題；
內存模型
CPU高效緩存、處理器優化、指令重排導致了上面3個問題；要解決這三個問題，就要用到內存模型；
爲了保證共享內存的原子性、可見性、有序性，內存模型定義了共享內存系統中多線程程序讀寫行爲的規範；通過這些規範來約束對內存的讀寫操作，從而保證指令執行的正確性；
內存模型與處理器有關、與緩存有關、與併發有關、與編譯器也有關。他解決了CPU多級緩存、處理器優化、指令重排等導致的內存訪問問題，保證了併發場景下的一致性、原子性和有序性
Java內存模型（JMM）
內存模型定義了多線程下併發問題的規範，不同語言有不同的實現，Java內存模型就是Java語言對這個內存模型規範的實現；
Java內存模型規定 所有變量都存儲在主存中，每個線程有自己的工作內存，稱爲本地緩存；本地內存保存了該線程中用到的變量數據，它是變量在主存中的拷貝，線程對變量的操作都要在自己的本地內存中進行，不能直接讀寫主存；不同線程之間不能互相訪問對方本地內存中的變量，線程間變量的傳遞都需要自己的工作內存與主存之間進行數據同步；
Java內存模型就作用在主存與線程工作內存之間；它規定了數據什麼時候同步，以及怎麼同步；
JMM是一種規範，目的是解決由於多線程通過共享內存進行通信時，存在的本地內存數據不一致、編譯器會對代碼指令重排序、處理器會對代碼亂序執行等帶來的問題；
Java內存模型的實現
Java提供了一些和併發處理相關的關鍵字：volatile、synchronized、final、concurrent；使用這些關鍵字可以解決多線程併發訪問共享數據帶來的原子性、一致性、有序性問題；
（1）原子性問題：使用synchronized來保證方法和代碼塊內的操作是原子性的；
（2）可見性問題：volatile；
Java內存模型是通過 在變量修改後將新值同步回主內存，在變量讀取前從主存刷新變量值的方式 解決可見性問題的；
volatile關鍵字修飾的變量，在修改後可以立即同步到主存，每次使用前都從主存中刷新；
synchronized、final也可以實現可見性，只是實現方式不同；
（3）有序性問題：volatile、synchronized；
volatile會禁止指令重排，synchronized保證統一時刻只允許有一個線程操作；
整理自：https://blog.csdn.net/hollis_chuang/article/details/80880118