1.內存模型的抽象結構
抽象角度：JMM定義了主內存和線程之間的抽象關係。
線程之間的共享變量存儲在主內存，每個線程都有本地內存（是JMM的一個抽象概念，實際不存在），本地內存存儲了共享變量的副本。
2.內存模型的類型
- TSO （Total Store Ordering）放鬆寫讀的順序
- PSO （Partial Store Order）（在TSO基礎上繼續放鬆寫寫的順序）
- RMO（Relaxed Memory Order）（在PSO基礎上繼續放鬆讀寫和讀讀的順序）
- PowerPC
從上到下，模型由強變弱。越是追求性能的處理器，內存模型設計得會越弱。
3.happens-before
Jdk1.5開始，java使用jsr-133內存模型，JSR-133使用happens-before來闡述內存可見性。
happens-before 規則如下：
1）程序順序規則：一個線程中的每個操作，happens-before於後續操作。
2）監視器鎖規則：一個鎖的解鎖happens-before於對這個鎖的加鎖。
3）volatile變量規則：對一個volatile變量的寫happens-before於讀
4）傳遞性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那麼A happens-before C
5）start()規則：線程A的ThreadB.start()操作happens-before於線程B的任意操作。
6）Join() 規則：線程A的執行ThreadB.join()操作，線程B的任意操作happens-before於ThreadB.join()成功返回。
注意：兩個操作之間具有happens-before關係，並不是前一個操作必須要在後一個操作之前執行，而是前一個操作（執行的結果）對後一個操作可見，且前一個操作按順序排在第二個操作之前。
4.順序一致性模型
如果程序是正確同步的，程序的執行結果和在順序一致性內存模型中結果一樣。
同步原語（synchronized，volatile，final）
順序一致性內存模型是一個理想參考模型。
特性：
1）一個線程所有操作按照程序的順序執行。
2）每個操作都必須原子執行，並且立刻對所有線程可見。同步程序的順序一致性效果
JMM中，臨界區內的代碼可以重排序（但JMM不允許臨界區內的代碼“逸出”到臨界區之外，那樣會破壞監視器的語義）。由於監視器互斥執行，線程B無法看到線程A在臨界區的重排序，所以結果和順序一致性模型中一樣。
5.指令重排序
爲了提高性能，編譯器和處理器常常會對指令做重排序。
5.1 重排序分3種類型
1）編譯器優化的重排序。編譯器在不改變語義的前提，可以安排語句的執行順序。
2）指令級並行的重排序。處理器可以採用指令並行執行的技術，改變原有語句的執行順序。
3）內存系統的重排序。由於處理器使用緩存和讀/寫緩衝區，這使得加載和存儲操作看上去可能是在亂序執行。
對於編譯器重排序，JMM的編譯器重排序規則會禁止一部分的編譯器重排序
對於處理器重排序，JMM採用 插入內存屏障指令 禁止一些處理器重排序。
5.2 重排序遵守的規則
（1）數據依賴性（單線程），不會改變存在數據依賴性的兩個操作的執行順序
（2）as-if-serial，意思是不管怎麼重排序，（單線程）程序的執行結果不能被改變
（3）在不改變結果的時候，儘可能提高並行度。
5.3 重排序對多線程的影響
例如如下代碼中，操作1和操作2沒有數據依賴關係，可以進行重排序；操作3和操作4沒有數據依賴關係，也可以重排序。所以程序執行結果就會產生不一致。
6. 內存屏障
內存屏障（memory barriers,或者叫內存柵欄memory fence）：
爲了保證內存可見性，會在指令的適當位置插入內存屏障指令，禁止一些指令重排序。
6.1 內存屏障分爲
（1）LoadLoad屏障
Load1; LoadLoad; Load2。
在load2 讀取數據前，保證load1讀取數據完畢。
（2）StoreStore屏障
Store1; StoreStore; Store2
在store2 寫入前，保證Store1 已經寫入。
（3）LoadStore屏障
Load1; LoadStore; Store2
在store2 寫入之前，load1 已經讀取。
（4）StoreLoad屏障（開銷最大，兼具其它三個功能）
Store1; StoreLoad; Load2
在load2讀取之前，store1 寫入，對所有處理器可見。
7.final域內存語義
寫final域的重排序規則
會在final域的寫之後，構造函數return之前插入一個StoreStore屏障。禁止編譯器把final域的寫重排序到構造函數之外
比如在初始化這個對象的時候，final域的值被限定在構造函數之內。所以可以正確讀取final變量的值。
而普通域可能重排序到了構造函數之外。就讀不到普通變量的初始值了。
讀final域的重排序規則
編譯器會在讀對象引用和讀final域之間插入LoadLoad屏障，禁止它們之間的重排序。而普通域讀沒有限制，可以重排序在讀對象引用之前。
Final域是引用類型
由之前final域寫操作重排序規則知道1（final域寫）在3之前。而這裏2（final引用的對象的成員域的寫入）也是在3前；讀final域一定在讀引用對象後，所以6在3之後；但是線程B對final對象的成員域的修改，和C讀final域之間沒有重排序規則。B和C是存在數據競爭。
參考： java併發編程的藝術