一、基礎概念

1、什麼是程序？什麼是執行緒？

　　程序是os排程的最小單元，比如啟動一個java程式就會建立一個程序，執行緒是cpu排程的最小單元，一個程序可以建立很多個執行緒，這些執行緒有各自的計數器、堆疊、區域性變數等屬性。

2、什麼是JMM模型？

　　java記憶體模型（Java Memory Model），並不真實存在，描述的是一組規則或規範，這組規範定義了各個變數的訪問方式。JVM執行程式的實體是執行緒，而每個執行緒建立時JVM都會為其建立一個工作記憶體，用於儲存執行緒私有的資料，JMM規定所有變數都儲存在主記憶體，主記憶體是共享區域，所有的執行緒都可以訪問，但是執行緒變數的操作必須在工作記憶體中進行，首先將變數拷貝到自己的工作記憶體

　　主記憶體：例項共享區域，包括類資訊、常量、靜態變數。由於是共享資料區域，多條執行緒對同一個變數進行訪問時可能會發生執行緒安全問題。

　　工作記憶體：儲存當前方法的所有本地變數資訊副本，每個執行緒只能訪問自己的工作記憶體，即執行緒中的本地變數對其他執行緒是不可見的，就算兩個執行緒執行的是同一段程式碼。

資料同步的八大原子操作

1. lock（鎖定）：作用於主記憶體的變數，把一個變數標記為一條執行緒獨佔狀態
2. unlock（解鎖）：作用於主記憶體的變數，把一個處於鎖定狀態的變數釋放出來，釋放後的變數才可以被其他執行緒鎖定
3. read（讀取）：作用於主記憶體的變數，把一個變數值從主記憶體傳輸到執行緒的工作記憶體中，以便隨後的load動作使用
4. load（載入）：作用於工作記憶體中的變數，把read操作從主記憶體中獲取到的變數寫入到工作記憶體的副本中
5. use（使用）：作用於工作記憶體的變數，把工作記憶體中的一個變數值傳遞給執行引擎
6. assign（賦值）：作用於工作記憶體中的變數，把執行引擎接收到的值傳送到主記憶體的變數
7. store（儲存）：把工作記憶體中的值傳送到主記憶體，以便後續的write操作
8. write（寫入）：把store操作從工作記憶體中一個變數的值寫入到主記憶體

同步規則分析

1. 不允許一個執行緒無原因的（沒有發生過任何assign操作）把資料從工作記憶體同步回主記憶體中
2. 一個新的變數只能在主記憶體中誕生，不允許在工作記憶體中直接使用一個未被初始化的變數。即對一個變數實施use和store操作之前，必須先自行load和assign操作
3. 一個變數在同一時刻只允許一條執行緒對其進行lock操作，但lock操作可以被同一執行緒重複執行多次，lock與unlock必須成對出現
4. 如果對一個變數執行lock操作，將會清空工作記憶體中此變數的值，在執行引擎使用這個變數之前需要重新執行load和assign操作
5. 如果一個變數事先沒有被lock操作鎖定，則不允許對他執行unlock操作
6. 執行unlock之前，必須先把此變數同步到主記憶體中（執行store和write操作）

併發程式設計的可見性，原子性與有序性問題

1. 原子性：是指一個操作是不可中斷的，即使多執行緒環境下，一旦開始就不會被其它執行緒影響。基本資料型別都是原子操作（32為作業系統的long和double不一定，因為long和double是64位儲存單元，虛擬機器讀取到的可能是半個變數的值）
   解決：通過syncchronized和lock能保證任意時刻只有一個執行緒訪問該程式碼塊
2. 可見性：理解指令重排之後，可見性就容易理解了，指的是，當一個執行緒修改了某個共享變數的值，其它執行緒是否能夠馬上得知這個修改的值
   解決：volatile關鍵字可保證可見性，syncchronized和lock也能保證可見性，因為他們可以保證同一時刻只有一個執行緒能訪問共享資源，並在釋放鎖之前將修改值重新整理到主記憶體中　　
3. 有序性：如果是多執行緒環境下，指令重排後的順序與原指令未必一致
   解決：valatile可以保證一定的有序性，syncchronized和lock可以保證有序性，相當於同一時刻只有一段程式執行同步程式碼，自然保證了有序性

happens-before原則

1. 程式順序原則：即在一個執行緒內，必須保證語義的序列性，也就是說按照程式碼順序執行
2. 鎖規則：解鎖動作必須在加鎖之前，那麼加鎖動作也必須在解鎖之後
3. volatile原則：簡單理解就是volatile變數在每次執行緒訪問時，都強迫從主變數中讀該變數的值，而當該變數發生變化時，又會強迫將最新的值重新整理到主記憶體中
4. 執行緒啟動規則：start方法先於他的每個動作，A在B執行start方法之前修改了共享變數的值，那麼這個值對執行緒B可見
5. 傳遞性：A先於B，B先於C，那麼A必然先於C
6. 執行緒終止規則：執行緒所有的操作先於執行緒的終結，Thread.join()的作用是等待當前執行的執行緒終止
7. 執行緒中斷規則：可以通過Thread.interrupted()方法檢測執行緒是否中斷
8. 物件的終結規則：結束先於finalize()方法。

volatile記憶體語義

1. 保證被volatile修飾的共享變數對所有的執行緒總數是可見的，也就是當一個執行緒修改了被volatile修改的變數值，新值總是可以被其他執行緒立即得知,但是volatile無法保證原子性
2. 禁止指令重排優化
   

   memory = allocate();//1、分配物件記憶體空間
   instance(memory);//2、初始化物件
   instance = memory; // 3、設定instance指向剛分配的記憶體地址

   2、3之間可能存在指令重排，而這就產生了一致性的問題，volatile可以禁止這種指令重排
   
   
3. volatile重排序規則：
   • 第二個操作是volatile寫時，不管第一個操作是什麼，都不能重新排序。這個規則確保volatile寫之前的操作不會被編譯器重排到volatile讀之前
   • 當第一個操作時volatile讀時，不管第二個操作是什麼，都不能重新排序。這個規則缺包volatile讀之後的操作不會被編譯器重排到volatile讀之前
   • 第一個是volatile寫，第二個是volatile讀時不能重排序