本章很多内容参考了其它资料，但总体编排还是按照《深入理解Java虚拟机》的流程进行。
Java内存模型
Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型屏蔽掉各硬件和操作系统的内存访问差异，使Java在各平台下都能达到一致性的内存访问效果。
JSR-133中并没有Working Memory、Main Memory的概念，所以不纠结这些名词，规范中的定义为Shared variables/Heap memory，所有的实例字段,静态字段以及数组元素都存储其中。这里variables不包括局部变量和方法参数。较《深入》书中的关系图，下图可能更方便理解(规范中用了Heap memory一词，而方法区被规范描述为堆的逻辑部分p41)：
而Bridging The Gap Between The Java Memory Model And The Hardware Memory Architecture可以用下图表示：
也就是说，作图者认为，Thread Stack和Heap都可以被内存的各部分表示。所以内存模型对内存的划分，和实际物理内存以及Java内存区域的划分是没有关系的。详见：原文链接
内存间交互操作
原书有提JSR-133只用四种操作去定义Java内存模型的访问协议：
- lock
- unlock
- read
- write
具体内容不用赘述，为方便，以上被称为action。虽然描述方式改变了(以前八种现在四种)，但是Java内存模型并没有改变。所以：
- Thread Stack的变量改变必须同步回Heap；
- 不允许一个线程无故把数据同步回Heap;
- Thread Stack变量要初始化；
- 执行多少次lock，就要执行多少次unlock操作才能解锁；
- 变量被lock后，会清空Thread Stack变量的值，在使用变量之前，需要重新初始化；
- unlock前必须有lock；
- unlock后需要同步回Heap；
再加上volatile的特殊规定，就完全确定Java程序中哪些内存访问操作在并发下是安全的。
volatile
两种特性：
- 保证此变量对所有线程可见；
- 禁止指令重排；
原书有这么一句话：“这里的‘可见性’是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知。”
这里的“立即得知”，我的理解是，立即得知改变了，而不是得知新值。其它线程获取新值仍需要对主存进行read。下面简单了解一下volatile实现原理：
在线程对volatile修饰的变量进行write的时候，比起修改不同代码，会在程序运行时多产生一行汇编代码，这行代码包含一个lock前缀的指令，这个指令会引发两件事：
- 将当前处理器的缓存行的数据写回共享内存；
- 这个回写操作会使其它CPU缓存了该内存地址的数据失效；
第二条的“失效”，对应“立即得知”。至于其它线程何时获得新值，《Java并发编程的艺术》写到：“下次访问相同内存地址时。”不过本人认为，无论是下次访问还是立即修改，都没有破坏Java内存模型。
volatile变量的运算在并发下是不安全的，从前文也可以看出，volatile的“锁”作用于汇编代码中的指令，如果说它的操作是“原子操作”，那么它的“锁”操作就是“夸克操作”。类似一个变量的++，对应的就是多条字节码指令，而一条字节码指令往往又可能转化为若干机器码指令，多线程执行会产生并发问题。
所以当破坏了下面两个原则，volatile还是要加锁：
- 运算结果不依赖变量的当前值，或者能确保只有单一的线程修改变量的值；
- 变量不需要与其它的状态变量共同参与不变约束；
指令重排的目的是为了优化性能(Out-Of-Order Execution优化)。单线程下编译器和处理器的重排会遵守数据依赖性，但是编译器和处理器并不会考虑多处理器间和多线程间的数据依赖。
| 名称 | 代码示例 | 说明 |
|---|---|---|
| 写后读 | a = 1; b = a; | 写一个变量后，再读这个位置 |
| 写后写 | a = 1; a = 2; | 写一个变量后，再写这个变量 |
| 读后写 | a = b; b = 1; | 读一个变量后，再写这个变量 |
上面三种情况，只要重排序两个操作的执行顺序，程序的执行结果就会被改变。
那volatile是如何做到禁止指令重排的呢？它会生成一条lock前缀指令，起到了内存屏障的作用。这条指令会把修改同步到内存，那么这就意味着之前的操作都已经完成，好似一道“屏障”。
所以volatile变量操作和普通变量操作在性能上最大的区别，是在写操作上，因为会在程序执行的过程中插入很多内存屏障指令。
前面提到了Java内存模型对volatile变量的定义有特殊规定，这些规定包括：
- Thread Stack变量在使用前必须从内存刷新最新的值，用于保证能看到其它线程对该变量的修改；
- 对Thread Stack变量修改后要同步回Heap，用于保证其它线程能看到本线程对该变量的修改；
- 对volatile修饰的变量不能被指令重排，保证代码的执行顺序和程序的顺序相同；
原子性、可见性和有序性
Java内存模型是围绕着并发过程中如何处理原子性、可见性和有序性这三个特征建立的。
这三点无需多谈，要注意的是，volatile之外，synchronized和final都可以实现可见性，synchronized可以满足三种特性，但滥用会带来性能影响。
happens-before原则
- 程序次序原则：在一个线程里，按程序代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作(单线程下处理器和编译器会遵守依赖性)。
- 程序锁定规则：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作，“后面”指时间上的顺序；
- volatile变量原则：对volatile变量操作先发生于后面对这个变量的读操作，“后面”指时间上的顺序；
- 线程启动规则：start()先发生于每个操作；
- 线程终止规则：线程中所有操作都先行发生于对这个线程的终止检测；
- 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中断事件的发生；
- 对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于它的finalize()；
- 传递性：A先发生于B，B先发生于C，A就先发生于C；
这个原则，字面意思解释很清楚。
小结
本章主要是罗列出一些在学习中有疑惑并需要了解的点，学习的过程也引用了其它的相关资料：