JMM（Java内存模型），主要描述了一组规则，主要定义了程序执行过程中变量的访问方式来保证单线程、多线程下的正常执行。JVM运行的实体是线程，每个线程运行时，都会创建一个工作内存【栈空间（栈帧）】来保存所有的私有变量。

JMM内存模型规定所有遍历都存储在主内存中，主内存的变量所有线程都可以共享，对主内存中的变量进行操作时，不同线程要copy主内存的内容，然后在自己的工作内存中进行，完成后刷回主内存，所有线程通过主内存来通信。

 JMM围绕着原子性、有序性、可见性三点展开

主内存：所有线程创建的实例对象都放在主内存，不管该实例对象是成员变量，还是局部变量，类信息、常量、静态变量都是放在主内存中，属于所有线程共享区域，所以存在线程之间安全问题。

工作内存：主要存储方法内部的变量和主内存中变量的副本，每个线程只操作工作内存中的数据，对其他线程不可见，线程安全。

JMM数据同步的原子操作  8个：（保证多线程安全）

lock-unlock、read-load、use-assign、store-write

JMM如何解决原子性、可见性、有序性问题

原子性：通过synchronized和Lock实现原子性

可见性：volatile关键字保证了可见性，变量被volatile关键字修饰后没回保证此变量修改的值立即刷新到主内存，被其他线程可见。synchronized和Lock同一时刻只有一个线程能访问同步代码块，所以是也支持了可见性。

有序性：volatile保证了有序性、synchronized和Lock也保证了有序性

happens-before原则：

只通过volatile和synchronized来保证原子性、可见性、有序性，并发程序会比较麻烦。所以jdk1.5以后提供了happens-before原则：

1、程序顺序原则：一个线程内，程序顺序执行

2、锁规则：unlock操作必须发生在下一个加锁之前，也就是lock和unlock一一对应。

3、volatile规则：volatile变量被线程访问时，强迫从主内存读取最新变量值，发生变化时会强迫刷新到主内存，任何时候，不同线程总能看到改变量最新值。

4、线程启动规则：start()方法先于每个动作

5、传递性：A优先于B，B优先于C，A优先于C

6、线程终止规则：线程所有操作优先于线程终结。

volatile关键字可以保证可见性和有序性

volatile关键字是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制，保证了Java内存模型的两个特性，可见性、有序性。

可见性：对非volatile修饰的变量，不同的线程从主内存拷贝到CPU缓存中，多线程的情况下就会拷贝到多个不同的CPU的cache中，volatile修饰的变量会强制每次去主内存拷贝，并且发生改变后立即刷新回主内存。

有序性：volatile关键字会禁止指令重排。

问题：volatile保证不了原子性，可以使用原子类【java.util.concurrent.atomic】解决原子性问题

原子类的实现主要利用CAS（compare and swap）+ volatile 和本地方法实现

CAS：(compare and swap比较并交换)

CAS指令有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的更新值B，当且仅当A==B会执行，其他情况自旋重新执行。【CAS同样需要volatile来保证可见性】

cas是一种系统原语，执行过程不允许中断，保证了原子性，具体是通过Unsafe类的本地方法实现

执行过程：【方法：获取变量+1操作】

1线程A获取变量值为3之后未执行+1时，被挂起，此时期望更改后的值为4；

2线程B获取变量值为3之后执行+1并修改，由于变量被volatile修饰，所以立即刷回主内存；

3线程A执行，执行compareAndSwapInt()，发现内存获取的值和之前的值不同，则修改失败，只能重新获取

4线程A重新获取变量进行+1

CAS的缺点：

（1）在线程执行不成功的情况下会一直循环等待重新执行，长时间不成功，消耗太大

（2）只能保证一个共享变量的原子操作，多变量操作时无法保证

（3）会导致ABA问题

由于CAS不能保证多变量操作的原子性，所以通过锁来保证原子性

AQS（AbstractQueuedSynchronizer 抽象队列同步器）：

AQS的核心思想是，如果被请求的共享资源是空闲的，则设置当前请求此资源的线程为有效的工作线程，并将共享资源上锁。但如果被请求的资源被占用，那么久需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制AQS是用CLH队列锁实现的。

【CLH队列时虚拟的双向队列，AQS将等待的线程封装成一个CLH队列的Node节点实现锁的分配，通过CAS、自旋、LockSupportpark的方式，维护state变量状态，使并发达到同步效果】

锁和同步器的关系：锁，面向使用者，调用即可、同步器，面向锁的实现者

AQS对资源的共享方式有两种：

• 独占：只有一个线程执行，如ReentrantLock，可以分为公平锁和非公平锁 
  • 公平锁：按照线程在队列中的排队顺序
  • 非公平锁：当线程要获取锁时，无视队列顺序，直接抢
• 共享：多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch

AQS底层使用模板方法模式：

模板方法模式的使用，自定义一个同步器只需要重写如下方法，其他方法均为final。

isHeldExclusively()//该线程是否正在独占资源，用的condition需要实现

//独占
tryAcquire(int)//独占方式，尝试获取资源
tryRelease(int)//独占方式，尝试释放资源

//共享
tryAcquireShared(int)//共享方式，尝试获取资源
tryReleaseShared(int)//共享方式，尝试释放资源

ReentrantLock为例，state初始化为0，A线程lock()时，调用tryAcquire（）独占资源并将state+1，此后其他线程就会请求失败，直到A线程unlock()到state=0。在释放锁之前，A线城内部可以重复获取此锁（state累加），也就是可重入，但是获取的次数等于释放的次数，state为0才可以释放锁。

CountDownLatch为例，任务有N个子线程执行，State初始化为N，每个线程执行完之后countDown一次，state-1，这时要用CAS执行，所有线程执行完，state变为0。

AQS中独占锁和共享锁的操作流程：

独占锁是持有锁的线程释放之后才会唤醒下一个

共享锁是线程获取锁之后就会唤醒下一个线程，所以共享锁在获取锁和释放锁时都会调用doReleaseShared方法唤醒下一个线程，这个过程会受共享线程数量的限制。