深入理解java内存模型一
并发编程模型的分类
概要
并发编程中，需要处理两个问题：
- 线程之间如何通信
- 线程之间如何同步
1.线程通信：
定义：是指线程之间以何种机制来交换信息。
在命令式编程中，线程通信机制有两种：共享内存和消息传递。
在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式的通信。
在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来显示的进行通信。
2.同步：
定义：是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。
在共享内存并发模型里，同步是显示进行的。程序必须指定某个方法或某个代码段需要在线程之间互斥执行。
在消息传递并发模型里，由于消息的发送必须在消息的接收之前，因此同步是隐式进行的。
3.java内存模型特性
java采用的是共享内存模型，java线程之间的通信是隐式进行，整个通信过程对程序透明。
java内存模型的抽象
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(共享变量)
局部变量（Local variables），方法定义参数（java语言规范称之为formal method parameters）和异常处理器参数（exception handler parameters）不会在线程之间共享，它们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响。
Java线程之间的通信由Java内存模型（本文简称为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。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。
重排序
为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分为三种类型：
- 编译器优化的重排序。
- 指令级并行的重排序
- 内存系统的重排序。
处理器重排序与内存屏障指令
处理器对内存的读/写操作的执行顺序，不一定与内存实际发生的读/写操作顺序一致！
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。
happens-before
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：对一个监视器锁的解锁，happens- before 于随后对这个监视器锁的加锁。
- 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。
