1、計算機
首先我們需要講解下計算機的模型：現代計算機模型是基於-馮諾依曼計算機模型
我們不用管輸入和輸出設備，最主要的就是中間計算器和存儲器之間的交互，也就是CPU與主內存之間取數、存數。
大家會看到有一個IO總線在進行數據的流通，所以CPU與此磁盤的交互也會通過IO總線，但是IO總線上有其他的一些數據在流通，比如顯示器、鼠標鍵盤等，並且現在的CPU計算速度普遍在GHz，但是我們的內存輸出的卻是MB，這大大影響了CPU，因為每次取數都要經過IO中線，難免會影響IO，所以CPU有了三級緩存，L1、L2、L3，緩存存儲些指令集什么的。如下圖：
CPU讀取存儲器數據過程
CPU要取寄存器XX的值，只需要一步：直接讀取。
CPU要取L1 cache的某個值，需要1-3步（或者更多）：把cache行鎖住，把某個數據拿來，解鎖，如果沒鎖住就慢了。
CPU要取L2 cache的某個值，先要到L1 cache里取，L1當中不存在，在L2里，L2開始加鎖，加鎖以后，把L2里的數據復制到L1，再執行讀L1的過程，上面的3步，再解鎖。
CPU取L3 cache的也是一樣，只不過先由L3復制到L2，從L2復制到L1，從L1到CPU。
CPU取內存則最復雜：通知內存控制器占用總線帶寬，通知內存加鎖，發起內存讀請求，等待回應，回應數據保存到L3（如果沒有就到L2），再從L3/2到L1，再從L1到CPU之后解除總線鎖定。
緩存一致性問題：當有多個處理器的時候，如何保證CPU1與CPU2之間的數據是一致的，為了保證數據性一致，需要在訪問緩存的同時，遵循一些協議如MESI，最后以誰的緩存為最后結果。
2、什么是線程
現代操作系統在運行一個程序時，會為其創建一個進程。例如，啟動一個Java程序，操作系統就會創建一個Java進程。現代操作系統調度CPU的最小單元是線程，也叫輕量級進程（Light Weight Process），在一個進程里可以創建多個線程，這些線程都擁有各自的計數器、堆棧和局部變量等屬性，並且能夠訪問共享的內存變量。處理器在這些線程上高速切換，讓使用者感覺到這些線程在同時執行。線程的實現可以分為兩類：
1、用戶級線程(User-Level Thread)
2、內核線線程(Kernel-Level Thread)
用戶線程：指不需要內核支持而在用戶程序中實現的線程，其不依賴於操作系統核心，應用進程利用線程庫提供創建、同步、調度和管理線程的函數來控制用戶線程。另外，用戶線程是由應用進程利用線程庫創建和管理，不依賴於操作系統核心。不需要用戶態/核心態切換，速度快。操作系統內核不知道多線程的存在，因此一個線程阻塞將使得整個進程（包括它的所有線程）阻塞。由於這里的處理器時間片分配是以進程為基本單位，所以每個線程執行的時間相對減少。
內核線程：線程的所有管理操作都是由操作系統內核完成的。內核保存線程的狀態和上下文信息，當一個線程執行了引起阻塞的系統調用時，內核可以調度該進程的其他線程執行。在多處理器系統上，內核可以分派屬於同一進程的多個線程在多個處理器上運行，提高進程執行的並行度。由於需要內核完成線程的創建、調度和管理，所以和用戶級線程相比這些操作要慢得多，但是仍然比進程的創建和管理操作要快。大多數市場上的操作系統，如Windows，Linux等都支持內核級線程。
我們每創建一個線程，jvm都會幫我們在內核空間創建一個線程，這樣就避免了jvm來管理線程使操作系統不知道線程的存在，只知道jvm這一個進程，所以一旦jvm中的線程堵塞，CPU是不會進行上下文切換的，導致整個jvm進程都會堵塞。
三、為什么用到並發？並發會產生什么問題？
並發編程的本質其實就是利用多線程技術，在現代多核的CPU的背景下，催生了並發編程的趨勢，通過並發編程的形式可以將多核CPU的計算能力發揮到極致，性能得到提升。除此之外，面對復雜業務模型，並行程序會比串行程序更適應業務需求，而並發編程更能吻合這種業務拆分 。
即使是單核處理器也支持多線程執行代碼，CPU通過給每個線程分配CPU時間片來實現這個機制。時間片是CPU分配給各個線程的時間，因為時間片非常短，所以CPU通過不停地切換線程執行，讓我們感覺多個線程是同時執行的，時間片一般是幾十毫秒（ms）。
並發不等於並行：並發指的是多個任務交替進行，而並行則是指真正意義上的“同時進行”。實際上，如果系統內只有一個CPU，而使用多線程時，那么真實系統環境下不能並行，只能通過切換時間片的方式交替進行，而成為並發執行任務。真正的並行也只能出現在擁有多個CPU的系統中。
並發的優點：
1充分利用多核CPU的計算能力；
2方便進行業務拆分，提升應用性能；
並發產生的問題：
1.高並發場景下，導致頻繁的上下文切換
2.臨界區線程安全問題，容易出現死鎖的，產生死鎖就會造成系統功能不可用
CPU通過分配時間片來每次循環任務，每次需要切換到下一個任務時，都會保存上一個任務的結束狀態，以便切換回來可以在加載這個任務，所以任務從保存到再加載的過程就是一次上下文切換。
四、什么是JMM模型？
JMM並不真實存在，只是一種規范，通過這種規范來讓定義程序中各個變量的訪問方式。JVM運行程序的實體是線程，而每個線程創建時JVM都會為其創建一個工作內存(有些地方稱為棧空間)，用於存儲線程私有的數據，而Java內存模型中規定所有變量都存儲在主內存，主內存是共享內存區域，所有線程都可以訪問，但線程對變量的操作(讀取賦值等)必須在工作內存中進行，首先要將變量從主內存拷貝的自己的工作內存空間，然后對變量進行操作，操作完成后再將變量寫回主內存，不能直接操作主內存中的變量，工作內存中存儲着主內存中的變量副本拷貝，前面說過，工作內存是每個線程的私有數據區域，因此不同的線程間無法訪問對方的工作內存，線程間的通信(傳值)必須通過主內存來完成
JMM是圍繞原子性，有序性、可見性展開
JMM-同步八種操作介紹
（1）lock(鎖定)：作用於主內存的變量，把一個變量標記為一條線程獨占狀態
（2）unlock(解鎖)：作用於主內存的變量，把一個處於鎖定狀態的變量釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定
（3）read(讀取)：作用於主內存的變量，把一個變量值從主內存傳輸到線程的工作內存中，以便隨后的load動作使用
（4）load(載入)：作用於工作內存的變量，它把read操作從主內存中得到的變量值放入工作內存的變量副本中
（5）use(使用)：作用於工作內存的變量，把工作內存中的一個變量值傳遞給執行引擎
（6）assign(賦值)：作用於工作內存的變量，它把一個從執行引擎接收到的值賦給工作內存的變量
（7）store(存儲)：作用於工作內存的變量，把工作內存中的一個變量的值傳送到主內存中，以便隨后的write的操作
（8）write(寫入)：作用於工作內存的變量，它把store操作從工作內存中的一個變量的值傳送到主內存的變量中
如果要把一個變量從主內存中復制到工作內存中，就需要按順序地執行read和load操作，如果把變量從工作內存中同步到主內存中，就需要按順序地執行store和write操作。但Java內存模型只要求上述操作必須按順序執行，而沒有保證必須是連續執行。
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