【引言】Java Virtual Machine对于做Java的同学来说，一直是个熟悉又神秘的领域，所以这次抱着从零开始的心态从基础开始来探探JVM里面的秘密；第一篇就来说说Java Memory Model。
序言
说到并发编程，大多数同行都可以说出其中一二，其实探究的更深入一些，在并发编程中一般会涉及两个核心的问题：线程之间如何通信 和 线程之间如何同步。
通信：是指线程之间通过何种机制来交换信息。在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种：共享内存（线程之间共享程序的公共状态，通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信）、消息传递（线程之间没有公共状态，必须通过明确的发送消息来显式进行通信）。
同步：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；同步在不同的通信机制下也有不同的方式：在共享内存的并发模型里，同步是显式进行的（编码时必须显式指定某个方法或某段代码需要在线程之间互斥执行）；在消息传递的并发模型里，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。
针对于Java，它的并发采用的是共享内存模型，Java线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对程序员是完全透明的。
Java内存模型抽象
抽象概念
在Java中，所有实例域、静态域和数组元素存储在堆内存中，堆内存在线程之间是共享的；而局部变量、方法参数和异常处理器参数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（JMM）控制。JMM 决定了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。。下图就是JMM的抽象示例图：
线程通信
比如我们要模拟一次线程间的通信，按照下面的示例图，就需要分以下两步进行；从整体来看，这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息，而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为java程序员提供内存可见性保证。
- 第一步：线程A需要将本地内存的共享变量刷新的主内存
- 第二步：线程B需要从主内存去同步被A更新过的共享变量
重排序
分类
在执行程序时为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分三种类型：
- 编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。
- 指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism， ILP）来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
- 内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
流程
从 Java 源代码到最终实际执行的指令序列，会分别经历下面三种重排序：
- 对于编译器重排序，JMM的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排序（不是所有的编译器重排序都要禁止）
- 对于处理器重排序，JMM的处理器重排序规则会要求java编译器在生成指令序列时，插入特定类型的内存屏障（memory barriers，intel称之为memory fence）指令，通过内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序（不是所有的处理器重排序都要禁止）。
