一.主存区与cpu多级缓存模型
每个cpu都有自己的多级缓存，从主存读取数据以后缓存到自己的缓存区，这样读取性能能大大提升
下图表示cpu多级缓存
二.java内存模型
Java内存模型是跟cpu缓存模型是类似的，基于cpu缓存模型来建立的java内存模型，只不过java内存模型是标准化的，屏蔽掉底层不同的计算机的区别
read（从主存读取），load（将主存读取到的值写入工作内存），use（从工作内存读取数据来计算），assign（将计算好的值重新赋值到工作内存中），store（将工作内存数据写入主存），write（将store过去的变量值赋值给主存中的变量）
下图表示java内存模型
三.并发编程三大特性：可见性、原子性、有序性
（1）可见性：基于java内存模型，一个线程修改了某个变量，可能操作在自己的工作内存中，而其他线程读取的可能也是自己工作内存的值，或者读取主内没有被刷新的值，这里就是出现数据可见性的问题，线程1修改了某个变量，线程2不知道
（2）原子性：对于涉及共享变量访问的操作，若该操作从其执行线程以外的任意线程来看是不可分割的，那么该操作就是原子操作，相应的我们就称该操作是具有原子性的，就像i++，虽然是一句代码，但是实际是先读取i的值，再把i的值+1，这是是两个操作，两个线程同时执行i++,应该i++后为1，再i++后为2，这里可能两个都是1，所以这不是原子性的
（3）有序性：指令重排序，编译器和指令器，有的时候为了提高代码执行效率，会将指令重排序
四.MESI缓存一致性协议
看上面的内存模型，cpu嗅探机制，每个cpu都会对总线进行嗅探，如果线程1线程修改了某个变量，加了volatile的话，就会立马将数据刷到主内存，然后线程2就会嗅探到，然后让自己工作内存的数据失效，然后去主内存重新读取数据，解决数据可见性的问题，这就是数据MESI缓存一致性协议，至于MESI缓存一致性协议的实现细节，等后面volitale、synchronize、cas原理都分析完了以后再单独分析
五.happens-before原则
编译器、指令器可能对代码重排序，乱排，要守一定的规则，happens-before原则，只要符合happens-before的原则，那么就不能胡乱重排，如果不符合这些规则的话，那就可以自己排序
（1）程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作
（2）锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作
（3）volatile变量规则：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
volatile变量写，再是读，必须保证是先写，再读
（4）传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C
（5）线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作
（6）线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
（7）线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行
（8）对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始
上面这8条原则的意思很显而易见，就是程序中的代码如果满足这个条件，就一定会按照这个规则来保证指令的顺序。
但是如果没满足上面的规则，那么就可能会出现指令重排，就这个意思。这8条原则是避免说出现乱七八糟扰乱秩序的指令重排，要求是这几个重要的场景下，比如是按照顺序来，但是8条规则之外，可以随意重排指令。
六.volitale的作用，和实现原理
通过上面的分析，我们知道在多线程编程的时候面临的三个问题，可见性、原子性、有序性，volitale可以解决可见性，和有序性问题，但是不能解决原子性问题
如何解决可见性问题：对volatile修饰的变量，执行写操作的话，JVM会发送一条lock前缀指令给CPU，CPU在计算完之后会立即将这个值写回主内存，同时因为有MESI缓存一致性协议，所以各个CPU都会对总线进行嗅探，自己本地缓存中的数据是否被别人修改，如果发现别人修改了某个缓存的数据，那么CPU就会将自己本地缓存的数据过期掉，然后这个CPU上执行的线程在读取那个变量的时候，就会从主内存重新加载最新的数据了
通过lock前缀指令+MESI缓存一致性协议实现
如何解决有序性的问题：内存屏障：禁止重排序，加了volatile的变量，可以保证前后的一些代码不会被指令重排
LoadLoad屏障：Load1；LoadLoad；Load2，确保Load1数据的装载先于Load2后所有装载指令，他的意思，Load1对应的代码和Load2对应的代码，是不能指令重排的
StoreStore屏障：Store1；StoreStore；Store2，确保Store1的数据一定刷回主存，对其他cpu可见，先于Store2以及后续指令
LoadStore屏障：Load1；LoadStore；Store2，确保Load1指令的数据装载，先于Store2以及后续指令
StoreLoad屏障：Store1；StoreLoad；Load2，确保Store1指令的数据一定刷回主存，对其他cpu可见，先于Load2以及后续指令的数据装载
对于volatile修改变量的读写操作，都会加入内存屏障
每个volatile写操作前面，加StoreStore屏障，禁止上面的普通写和他重排；每个volatile写操作后面，加StoreLoad屏障，禁止跟下面的volatile读/写重排
每个volatile读操作后面，加LoadLoad屏障，禁止下面的普通读和voaltile读重排；每个volatile读操作后面，加LoadStore屏障，禁止下面的普通写和volatile读重排
通过内存屏障：禁止重排序实现有序性问题
为什么不能实现原子性：通过上面的java内存模型，加了volitale，mesi缓存一致性协议也不能保证原子性问题，线程1修改了某个值里面，刷到了主存区，线程2使自己缓存的数据失效再去主内存读取数据，但是这个时候线程在计算的数据是不会改变的，还是可能拿旧的值计算，要实现原子性只能线程2不能计算，等主存区读到最新数据以后再开始计算才能实现原子性