1 Java内存模型
1.1 简介
Java 内存模型（JMM）主要是为了规定线程和内存之间的一些关系；根据 JMM 的设计，系统存在一个主内存（Main Memory）和工作内存（Work Memory），Java中所有变量都储存在主内存中，对于所有线程都是共享的；每条线程都有自己的工作内存，工作内存中存储了该线程已读、写共享变量的副本，工作内存是 JMM 的一个抽象概念，主要包括：缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化；线程对所有变量的操作都是在工作内存中进行的，线程之间无法相互直接访问，变量传递均需要通过主内存完成。JMM 示意图如下：
1.2 JMM带来了哪些问题？
1）可见性问题
CPU 中运行的线程从主内存中拷贝共享对象 obj 到它的 CPU 缓存，把对象 obj 的 count 变量改为 2，但这个变更对运行在右边 CPU 中的线程不可见，因为这个更改还没有 flush 到主内存中，要解决共享对象可见性这个问题，可以使用 volatile 或加锁（如：synchronized），来保证可见性。
2）竞争问题
线程A和线程B共享一个对象 obj，假设线程A从主存读取 Obj.count变量到自己的 CPU 缓存，同时，线程B也读取了 Obj.count 变量到自己的 CPU 缓存，并且这两个线程都对 Obj.count 做了加 1 操作；此时，Obj.count 加 1 操作被执行了两次，不过都在不同的 CPU 缓存中，如果这两个加 1 操作是串行执行的，那么 Obj.count 变量便会在原始值上加 2，最终主存中的 Obj.count 的值会是 3；然而如果是并行操作，不管是线程 A 还是线程 B 先 flush 计算结果到主存，最终主内存中的 Obj.count 只会增加 1 次变成 2；可以使用加锁（ 如：synchronized） 解决此问题，来保证一致性。
3）重排序问题
在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。
可以使用 volatile 或加锁（如：synchronized）来保证有序性。
2 Java内存结构
先看一下结构图：
从图中可以看出Java内存结构包括五大区域：堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器，其中堆、方法区线程共享，虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器线程私有。
1）堆
堆是Java虚拟机管理的最大一块内存区域，存放所有对象实例和数组，因为堆存放的对象是线程共享的，所以多线程的时候需要同步机制；堆又划分为：年轻代、老年代、永久代（JDK1.7）/元空间（JDK1.8），元空间与永久代的区别在于：永久代使用的是虚拟机内存，元空间则采用本地内存。
2）虚拟机栈
虚拟机栈描述的是线程进栈出栈的过程，线程结束内存自动释放,它用来存储当前线程运行方法所需要的数据、指令、返回地址(即局部变量和正在调用的方法)，方法被调用时会在栈中开辟一块叫栈帧的空间，方法运行在栈帧空间中。
3）本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈的作用十分相似,区别是虚拟机栈执行的是Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用 native 方法服务,可能底层调用的 c 或者 c++ 方法。
4）方法区
方法区同堆一样，是所有线程共享的内存区域，又被称为非堆，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等。
5）程序计数器
程序计数器是一块很小的内存空间，它是线程私有的，可以认作是当前线程的行号指示器。
参考：
https://www.jianshu.com/p/8a58d8335270
https://www.jianshu.com/p/de097e7a813a
http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/java-memory-model.html
