零. 为什么需要 Java 内存模型
为了让程序员忽略掉各种硬件和操作系统的内存访问差异， 也既无需关心不同架构上内存模型的差异， Java 在代码和硬件内存模型间又提供了一个 Java 内存模型。
一. 并发模型的分类
在并发编程中，需要处理两个关键问题：线程之间如何通信（线程之间以何种机制来交换信息， 有两种方式：共享内存和消息传递）及线程之间如何同步。
在共享内存的并发模型里（如 Java），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（主存）来隐式（对程序员透明）进行通信。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。在共享内存并发模型里，同步是显式进行的。程序员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。
虽然 Java 是共享内存并发模型， 对程序员透明， 但是不理解 Java 内存模型， 就会对内存可见性， 有序性等问题出现时找不到解决方法。
二. Java 虚拟机运行时数据区
虚拟机栈描述的是 Java 执行的内存模型： 每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、 操作数栈、 动态链接、 方法出口等信息。
Java 内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则， 既在虚拟机中对变量的读写操作， 监视器的加锁和释放操作， 以及线程的启动和合并操作。
三. 原子性、 可见性和有序性
Java 内存模型是围绕着在并发过程中如何处理原子性、 可见性和有序性来建立的。
原子性： 操作不可再分。 如在 Java 代码中使用 synchronized 和 ReentrantLock 来保障。
可见性： A 线程操作， 对 B 线程可见， 既 A 变量赋值 1， B 线程能看见变量已经变为 1。 synchronized 、final、 volatile 和 ReentrantLock 都能提供。
有序性： 在本线程内观察， 所有操作都是有序的（线程内表现为串行语义）； 如果在另一个线程中观察另一个线程， 所有操作都是无序的（指令重排序与工作内存与主内存同步延迟）。synchronized 、 volatile 和 ReentrantLock 都能提供有序性保证。
从上述可以得出 synchronized 和 ReentrantLock 是万能的， 但是效率却有巨大的差别， ReentrantLock 会比 synchronized 好很多， ConcurrentHashMap 的源码实现中就利用了 ReentrantLock 分段锁来提升并发安全和效率。
四. Happens-Before 规则
要保证 A 线程看到 B线程的操作结果（无论 A 和 B 是否在同一线程中执行）， 那么 A 和 B 之间必须满足 Happens-Before 关系。
Happens-Before 规则如下：
程序次序规则（Program Order Rule）：程序中 操作 A 在操作 B 之前， 那么在线程中 A 操作将在 B 操作之前进行。
管程锁定规则（Monitor Lock Rule）：一个 unlock 操作 happen—before 后面（时间上的先后顺序，下同）对同一个锁的 lock 操作。
volatile 变量规则：对一个 volatile 变量的写操作 happen—before 后面对该变量的读操作。
线程启动规则：Thread 对象的 start() 方法 happen—before 此线程的每一个动作。
线程终止规则：线程的所有操作都 happen—before 对此线程的终止检测，可以通过 Thread.join() 方法结束、Thread.isAlive() 的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
线程中断规则：对线程 interrupt() 方法的调用 happen—before 发生于被中断线程的代码检测到中断时事件的发生。
终结器规则（Finalizer Rule）：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）happen—before 它的 finalize() 方法的开始。
传递性：如果操作A happen—before 操作 B，操作 B happen—before 操作 C，那么可以得出 A happen—before 操作 C。
如果两个操作间缺乏 Happens-Before 关系， 那么 JVM 可以对它们进行任意排序。
五. 参考资料
《Java 并发编程实战》
《深入理解 Java 虚拟机》
http://www.infoq.com/cn/articles/java-memory-model-1
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