说到Java内存模型，应该不少人脑海会直接冒出来Java运行内存区域，就是什么堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈一类的…但如果你面试说这个，那可就没了。本文想先从一些概念入手，然后从几个关键字的源码来去讨论JMM的内存模型问题。
Java内存模型主要解决的是Java程序中的变量、线程如何和主存以及工作内存进行交互的规则。而且多线程环境下共享变量可见性、指令重排等问题。，而最主要的目标是：
屏蔽底层硬件和操作系统的差异:为Java开发者提供一致的内存访问行为。定义共享变量的访问规则:确保线程安全地访问共享数据。
JMM通过控制线程与主内存之间的交互，以及线程之间如何通过共享变量进行通信，实现了对共享变量的可见性、原子性和有序性的保证。
1. JMM的关键特性
JMM有三个特性，分别是原子性、可见性和有序性。理解这三个特性才能掌握Java并发编程。
1.1 原子性
原子性指的是一个操作不可分割，要么全部完成，要么全部不完成。在JMM中，对基本数据类型的变量的读和写操作是原子的。
对于复合操作，比如说i++，实际上包含了读取、修改和写入三个步骤，因此不是原子的。所以这就引出了，如果我们想要保证复合操作的原子性，那我们就可以使用synchronized或atomic包中的原子类。
1.2 可见性
可见性确保当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即看到这个修改。JMM是怎么实现这个机制的呢？
变量修改后同步回主内存：线程在修改工作内存中的共享变量副本后，会将新值写回主内存。变量读取前从主内存刷新：线程在读取共享变量，会从主内存中获取最新的值。
这里使用volatile关键字可以强制保证变量的可见性。
1.3 有序性
有序性保证了操作的执行顺序在多线程环境下是可预测的。JMM通过happens-before原则来定义操作之间的执行顺序。happens-before原则规定：
- 如果操作A
happens-before操作B，那么操作A的执行结果对操作B是可见的。 happens-before关系具有传递性。
那什么是happens-before呢？
简单来说，happens-before描述的是两个操作之间的可见性和顺序性关系，如果A happens-before 操作B，那么A的结果对B是可见的，A一定在B之前执行。
2. JMM的重要概念
以下是JMM中的2个重要概念，也是需要掌握的知识
2.1 主内存
主内存是所有线程共享的内存区域，存储了共享变量的实际值。所有共享变量的读写最终都会反映在主内存中。
2.2 工作内存
每个线程都有自己的工作内存，存储了线程对共享变量的副本。线程对共享变量的所有操作（读取、写入）都必须在工作内存中进行，不能直接操作主内存。这种设计提高了性能，但也引入了可见性和一致性问题。
3. volatile
说JMM就不得不说volatile，谈到volatile我们首先应该想到的是，volatile解决的是内存可见性问题，然后就是Java中volatile独有的禁止指令重排序来保证内存一致性的问题，大家想必都背过这方面的八股，但这说起来也有点抽象，怎么就能禁止指令重排序呢？
3.1 内存可见性
首先，一个普通的变量在修改的时候一般只会缓存在本地，其他线程是感受不到改动的，我们上面说了，主内存是所有线程共享的，那这时候volatile就做了这样一件事。
当你写入volatile变量的操作会强制刷新主内存，读取的时候就会强制从主内存重新加载，这样就保证了可见性。来看下面这个例子：
public class VisibilityDemo {
private volatile boolean flag = false;
public void writer() {
flag = true; // 写入 volatile 变量，保证其他线程立即可见
}
public void reader() {
if (flag) { // 读取 volatile 变量，总能获取最新值
// 执行逻辑
}
}
}
3.2 禁止指令重排序
编译器或者cpu都会对指令进行优化，优化的方式就是重新排序，但这样就破坏了多线程程序的逻辑，那valatile是怎么做到禁止指令重排序的呢？
首先，valatile是通过插入内存屏障指令来实现，具体的规则是这样的：
- 写/读顺序：对
volatile变量的写操作一定Happens-Before后续对该变量的读操作。 - 禁止重排：编译器或者cpu不能将
volatile变量的操作与其他内存操作随意重排。
实际上这里有2种屏障：
- 写操作（Store）：插入
StoreStore + StoreLoad 屏障，确保 volatile 写之前的普通写操作对其他线程可见。 - 读操作（Load）：插入
LoadLoad + LoadStore 屏障，确保 volatile 读之后的普通读写操作不会重排到读之前。
3.3 总结
volatile并不保证原子性，并且也不是线程安全的，且性能也很一般。所以选择用它的时候要看对场景。
