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前言
前面介绍了Java并发相关操作系统的一些基础理论，接下来进入真正Java虚拟机并发相关的一些知识，由于本节也主要是偏理论，很多概念都是直接取的是并发编程和深入理解java虚拟机上面的一些概念。
1. 为什么需要并发？并发会带来什么问题？
并发编程的本质是利用多线程技术，在现代多核CPU的背景下，通过并发编程将多核CPU的计算能力发挥到极致。
并发的优点：
- 充分利用多核CPU的计算能力
- 方便进行业务拆分，提升应用性能
并发产生的问题：
- 高并发场景下，导致频繁的上下文切换
- 临界区线程安全问题，容易出现死锁的，产生死锁就会造成系统功能不可用
- 缓存一致性问题
- 处理器优化和指令重排问题等
其实概况的来说就是JMM内存模型要解决的三个问题，原子性，一致性和有序性。
2. JMM内存模型
Java内存模型(Java Memory Model简称JMM)是一种抽象的概念，并不真实存在，它描述的是一组规则或规范，通过这组规范定义了程序中各个变量（包括实例字段，静态字段和构成数组对象的元素）的访问方式。
2.1 主内存
主要存储Java实例对象，所有线程创建的实例都放在主内存里面。不管该实例对象是成员变量还是方法中的本地变量(也称局部变量)，当然也包括了共享的类信息、常量、静态变量。由于是共享数据区域，多条线程对同一个变量进行访问可能会发生线程安全问题。
2.2 工作内存
主要存储当前方法的所有本地变量信息(工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝)，每 个线程只能访问自己的工作内存，即线程中的本地变量对其它线程是不可见的。
注意：由于工作内存是每个线程的私有数据，线程间无法相互访问工作内存，因此存储在工作内存的数据不存在线程安全问题。
2.3 并发编程的原子性，可见性和有序性问题
2.3.1 原子性问题
原子性指的是一个操作是不可中断的，即使是在多线程环境下，一个操作一旦开始就不会被其他线程影响。
除了JVM自身提供的对基本数据类型读写操作的原子性外，可以通过 synchronized和Lock实现原子性。
2.3.2 可见性
可见性指的是当一个线程修改了某个共享变量的值，其他线程是否能够马上得知这个修改的值。
volatile关键字保证可见性。 当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值立即被其他的线程看到，即修改的值立即更新到主存中，当其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。
synchronized和Lock也可以保证可见性，因为它们可以保证任一时刻只有一个线程能访问共享资源，并在其释放锁之前将修改的变量刷新到内存中。
2.3.3 有序性
因为指令重排导致指令的顺序和原顺序不一致.
在Java里面，可以通过volatile关键字来保证一定的“有序性”（具体原理在下一节讲述volatile关键字）。另外可以通过synchronized和Lock来保证有序性
2.4 指令重排序
java语言规范规定JVM线程内部维持顺序化语义。即只要程序的最终结果与它顺序化情况的结果相等，那么指令的执行顺序可以与代码顺序不一致，此过程叫指令的重排序。
指令重排序的意义是什么？ VM能根据处理器特性（CPU多级缓存系统、多核处理器等）适当的对机器指令进行重排序，使机器指令能更符合CPU的执行特性，最大限度的发挥机器性能。
2.5 as-if-serial语义
as-if-serial语义的意思是：不管怎么重排序（编译器和处理器为了提高并行度），（单线程）程序的执行结果不能被改变。
2.6 happens-before 原则
sychronized和volatile关键字来保证原子性、可见性以及有序性, 当然程序不可能只靠这几个关键字来保证原子性，可见性和有序性。
happens-before 原则来辅助保证程序执行的原子性、可见性以及有序性的问题，它是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的依据。
从JDK 5开始，Java使用新的JSR-133内存模型，JSR-133使用happens-before的概念来阐述操作之间的内存可见性。
happens-before 原则
- 程序顺序原则，即在一个线程内必须保证语义串行性，也就是说按照代码顺序执行。
- 锁规则 解锁(unlock)操作必然发生在后续的同一个锁的加锁(lock)之前，也就是说，如果对于一个锁解锁后，再加锁，那么加锁的动作必须在解锁动作之后(同一个锁)。
- volatile规则 volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性，简单的理解就是，volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中读该变量的值，而当该变量发生变化时，又会强迫将最新的值刷新到主内存，任何时刻，不同的线程总是能够看到该变量的最新值。
- 线程启动规则 线程的start()方法先于它的每一个动作，即如果线程A在执行线程B的start方法之前修改了共享变量的值，那么当线程B执行start方法时，线程A对共享变量的修改对线程B可见
- 传递性 A先于B ，B先于C 那么A必然先于C
- 线程终止规则 线程的所有操作先于线程的终结，Thread.join()方法的作用是等待当前执行的线程终止。假设在线程B终止之前，修改了共享变量，线程A从线程B的join方法成功返回后，线程B对共享变量的修改将对线程A可见。
- 线程中断规则 对线程 interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()方法检测线程是否中断。
- 对象终结规则 对象的构造函数执行，结束先于finalize()方法
2.7 JMM-同步八种操作
（1）lock(锁定)：作用于主内存的变量，把一个变量标记为一条线程独占状态。
（2）unlock(解锁)：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
（3）read(读取)：作用于主内存的变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用。
（4）load(载入)：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
（5）use(使用)：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎。
（6）assign(赋值)：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量。
（7）store(存储)：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作。
（8）write(写入)：作用于工作内存的变量，它把store操作从工作内存中的一个变量的值传送到主内存的变量中
3. 常见的面试题
理论的东西比较枯燥，我们最好可以结合一些常见的面试题目取帮助自己的理解
3.1 as-if-serial 规则和 happens-before 规则的区别
- as-if-serial 语义保证单线程内程序的执行结果不被改变，happens-before 关系保证正确同步的多线程程序的执行结果不被改变。
3.2 volatile的主要作用：
- 保持内存可见性；使所有线程都能看到共享内存的最新状态。
- 防止指令重排的问题；
参考
《Java并发编程的艺术》
《深入理解Java虚拟机》
