本文内容来自：Java并发编程实战：02 | Java内存模型：看Java如何解决可见性和有序性问题

内存模型的由来

为了保证共享内存的正确性，需要内存模型来定义了共享内存系统中多线程程序读写操作行为的相应规范。

Java 内存模型英文为：JMM（Java Memory Model）。它 是一种符合内存模型规范的，屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的，保证了 Java 程序在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制及规范。

本质

并发存在 可见性，有序性 问题。解决方案为：按需禁用缓存和编译优化，所谓按需就是提供给程序员方法。

站在编写并发程序的开发人员的角度，
Java 内存模型 **规范了 JVM 如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法**

Java 内存模型还有一部分内容是面向 JVM 的实现人员的，这部分我们暂不关注。

Java内存模型，除了定义了一套规范，还提供了一系列原语，封装了底层实现后，供开发者直接使用

关键字

volatile

volatile 关键字并不是 Java 语言的特产，古老的 C 语言里也有，它 最原始的意义就是禁用 CPU 缓存。

Java 1.5 后对 volatile 的语义进行了增强，怎么增强的呢？答案是一项 Happens-Before 规则，见传递性一节。

synchronized

😹 互斥锁

final

参考该文

Happens-Before 规则

如何理解 Happens-Before 呢？如果望文生义（很多网文也都爱按字面意思翻译成“先行发生”），那就南辕北辙了，Happens-Before 并不是说前面一个操作发生在后续操作的前面，它真正要表达的是：前面一个操作的结果对后续操作是可见的。就像有心灵感应的两个人，虽然远隔千里，一个人心之所想，另一个人都看得到。Happens-Before 规则就是要保证线程之间的这种「心灵感应」。所以比较正式的说法是：Happens-Before 约束了编译器的优化行为，虽允许编译器优化，但是要求编译器优化后一定遵守 Happens-Before 规则。

和程序员相关的规则一共有六项，都是关于可见性的。

  1. // 以下代码来源于【参考1】
  2. class VolatileExample {
  3.   int x = 0;
  4.   volatile boolean v = false;
  5.   public void writer() {
  6.     x = 42;
  7.     v = true;
  8.   }
  9.   public void reader() {
  10.     if (v == true) {
  11.       // 这里x会是多少呢？
  12.     }
  13.   }
  14. }

1. 程序的顺序性规则

这条规则是指在一个线程中，按照程序顺序，前面的操作 Happens-Before 于后续的任意操作。

比如上面的示例代码，按照程序的顺序，第 6 行代码 x = 42; Happens-Before 于第 7 行代码 v = true;，这就是规则 1 的内容，也比较符合单线程里面的思维：程序前面对某个变量的修改一定是对后续操作可见的。

2. volatile 变量规则

这条规则是指对一个 volatile 变量的写操作， Happens-Before 于后续对这个 volatile 变量的读操作。

3. 传递性

这条规则是指如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，那么 A Happens-Before C。

😸 Java 内存模型 - 图1
从图中，我们可以看到：

  1. x=42 Happens-Before 写变量 v=true，这是规则 1 的内容；
  2. 写变量 v=true Happens-Before 读变量 v=true，这是规则 2 的内容 。

再根据这个传递性规则，我们得到结果：x=42 Happens-Before 读变量 v=true。这意味着什么呢？

如果线程 B 读到了 v=true，那么线程 A 设置的 x=42 对线程 B 是可见的。也就是说，线程 B 能看到 x == 42 。这就是 1.5 版本对 volatile 语义的增强。

4. 管程中锁的规则

这条规则是指对一个锁的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁的加锁。

管程是一种通用的同步原语，在 Java 中指的就是 synchronized，synchronized 是 Java 里对管程的实现。

管程中的锁在 Java 里是隐式实现的，例如下面的代码，在进入同步块之前，会自动加锁，而在代码块执行完会自动释放锁，加锁以及释放锁都是编译器帮我们实现的。

  1. synchronized (this) { //此处自动加锁
  2.   // x是共享变量,初始值=10
  3.   if (this.x < 12) {
  4.     this.x = 12; 
  5.   }  
  6. } //此处自动解锁

所以结合规则 4——管程中锁的规则，可以这样理解：假设 x 的初始值是 10，线程 A 执行完代码块后 x 的值会变成 12（执行完自动释放锁），线程 B 进入代码块时，能够看到线程 A 对 x 的写操作，也就是线程 B 能够看到 x==12。

5. 线程 start() 规则

这条是关于线程启动的。它是指主线程 A 启动子线程 B 后，子线程 B 能够看到主线程在启动子线程 B 前的操作。
换句话说就是，如果线程 A 调用线程 B 的 start() 方法（即在线程 A 中启动线程 B），那么该 start() 操作 Happens-Before 于线程 B 中的任意操作。具体可参考下面示例代码。

  1. Thread B = new Thread(()->{
  2.   // 主线程调用B.start()之前
  3.   // 所有对共享变量的修改，此处皆可见
  4.   // 此例中，var==77
  5. });
  6. // 此处对共享变量var修改
  7. var = 77;
  8. // 主线程启动子线程
  9. B.start();

6. 线程 join() 规则

这条是关于线程等待的。它是指主线程 A 等待子线程 B 完成（主线程 A 通过调用子线程 B 的 join() 方法实现），当子线程 B 完成后（主线程 A 中 join() 方法返回），主线程能够看到子线程的操作。当然所谓的「看到」，指的是对 共享变量 的操作。

换句话说就是，如果在线程 A 中，调用线程 B 的 join() 并成功返回，那么线程 B 中的任意操作 Happens-Before 于该 join() 操作的返回。具体可参考下面示例代码。

  1. Thread B = new Thread(()->{
  2.   // 此处对共享变量var修改
  3.   var = 66;
  4. });
  5. // 例如此处对共享变量修改，
  6. // 则这个修改结果对线程B可见
  7. // 主线程启动子线程
  8. B.start();
  9. B.join()
  10. // 子线程所有对共享变量的修改
  11. // 在主线程调用B.join()之后皆可见
  12. // 此例中，var==66