Java内存模型

单线程执行程序会按照给定的程序顺序执行，保证了程序的顺序一致性，即程序运行结果和预期是一致的。但是，在多线程的环境下，会出现编译器和处理器对程序的重排列，这将打乱程序的顺序一致性，得不到预期结果，引起这种结果的原因是数据之间的相关性，在多线程环境下，没有正确的数据传递关系，导致错误运行结果。所以在Java语言中，为了得到运行正确性的保障，JSR-133有了happens-before的规范，保证：1、对于会改变程序结果的重排序禁止重排序；2、不会改变结果的重排序允许。为了达到这一目标，Java语言提供一些关键字和方法，让程序员去保证一定的内存可见性，如锁、volatile等方法，这些关键字确保了内存可见性，因为它们在底层提供了一些支持，利用屏障去禁止一些能产生错误的编译器重排序和处理器重排序，确保程序的运行正确。

Volatile变量所能提供的特性有：1、可见性，对一个volatile变量的读，总能使这个线程看到其他线程的写（缓存一致性）；2、原子性，对单个volatile变量的读写具有原子性。所以它的内存语义是：当写一个volatile变量时，JMM会把该线程的本地内存中的共享变量刷新到主内存；当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存缓存置为无效，从主内存重新读入；它实现了线程之间的数据通信，这个内存语义的实现底层采用了一些屏障，保证了如：volatile写操作之前有个屏障，不管什么操作，完成以后才能使用volatile写操作；volatile读操作之后有个屏障，只有读操作完成以后，才能进行后续操作；当第一个volatile写，第二个volatile读，这两个不能重排列；

volatile只能保障对单个volatile变量的读写原子性，所以当多个操作时，保障原子性操作的只能使用锁；锁可以让临界区互斥执行。锁的内存语义：1、线程释放锁时，JMM会把本地内存的共享变量刷新到主内存中；2、线程获取锁，会把本地内存置为无效，从而监视器保护的临界区从主内存中读取共享变量。

从数据通信角度来看，锁释放和获取和volatile保证了同等的happens-before原则。只是锁的实现原理不同，它是借助于同步器框架AQS来维持这个效果。（后面具体叙述）