Java內存模型
一、簡介
Java內存模型(JMM)主要是為了規定線程和內存之間的一些關系；根據JMM的設計，系統存在一個主內存(Main Memory)和工作內存（Work Memory），Java中所有變量都儲存在主內存中，對於所有線程都是共享的；每條線程都有自己的工作內存，工作內存中存儲了該線程已讀、寫共享變量的副本，工作內存是JMM的一個抽象概念，主要包括：緩存，寫緩沖區，寄存器以及其他的硬件和編譯器優化；線程對所有變量的操作都是在工作內存中進行的，線程之間無法相互直接訪問，變量傳遞均需要通過主內存完成。JMM示意圖如下：
二、JMM帶來了哪些問題？
1、可見性問題
CPU中運行的線程從主內存中拷貝共享對象obj到它的CPU緩存，把對象obj的count變量改為2，但這個變更對運行在右邊CPU中的線程不可見，因為這個更改還沒有flush到主內存中，要解決共享對象可見性這個問題，可以使用 volatile 或加鎖（如：synchronized），來保證可見性。
2、競爭問題
線程A和線程B共享一個對象obj，假設線程A從主存讀取Obj.count變量到自己的CPU緩存，同時，線程B也讀取了Obj.count變量到自己的CPU緩存，並且這兩個線程都對Obj.count做了加1操作；此時，Obj.count加1操作被執行了兩次，不過都在不同的CPU緩存中，如果這兩個加1操作是串行執行的，那么Obj.count變量便會在原始值上加2，最終主存中的Obj.count的值會是3；然而如果是並行操作，不管是線程A還是線程B先flush計算結果到主存，最終主內存中的Obj.count只會增加1次變成2；可以使用加鎖（ 如：synchronized） 解決此問題，來保證一致性。
3、重排序問題
在執行程序時，為了提高性能，編譯器和處理器常常會對指令做重排序。
可以使用volatile或加鎖（如：synchronized）來保證有序性。
Java內存結構
先看一下結構圖：
從圖中可以看出Java內存結構包括五大區域：堆、方法區、虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器，其中堆、方法區線程共享，虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器線程私有。
1、堆
堆是Java虛擬機管理的最大一塊內存區域，存放所有對象實例和數組，因為堆存放的對象是線程共享的，所以多線程的時候需要同步機制；堆又划分為：年輕代、老年代、永久代（JDK1.7）/元空間(JDK1.8)，元空間與永久代的區別在於：永久代使用的是虛擬機內存，元空間則采用本地內存。
2、虛擬機棧
虛擬機棧描述的是線程進棧出棧的過程，線程結束內存自動釋放,它用來存儲當前線程運行方法所需要的數據、指令、返回地址(即局部變量和正在調用的方法)，方法被調用時會在棧中開辟一塊叫棧幀的空間，方法運行在棧幀空間中。
3、本地方法棧
本地方法棧與虛擬機棧的作用十分相似,區別是虛擬機棧執行的是Java方法服務，而本地方法棧則為虛擬機使用native方法服務,可能底層調用的c或者c++方法。
4、方法區
方法區同堆一樣，是所有線程共享的內存區域，又被稱為非堆，用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量等。
5、程序計數器
程序計數器是一塊很小的內存空間，它是線程私有的，可以認作是當前線程的行號指示器。
參考：
[1] https://www.jianshu.com/p/8a58d8335270
[2] https://www.jianshu.com/p/de097e7a813a
[3] http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/java-memory-model.html