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关于进程与线程
为什么会出现进程？
现在的计算机可以用来做很多的事情，而早期的计算机原本是用来做数学运算的。用户输入什么指令，计算机就做什么操作，当用户在思考或者输入数据的过程中，计算机可能什么都不会做，这样的效率非常低。
能不能把指令先写好，存在计算机中，让计算机自己去读取执行呢？于是批处理操作系统就诞生了。人们先把程序的指令写好交给计算机自行读取执行。但是新的问题又诞生了。当一个任务在进行大量的IO操作而CPU空闲时，其他任务此时并不能利用到CPU的资源，必须等待该任务执行完才能去使用CPU，这样就导致资源大量浪费。
那能不能等到A任务执行一半（比如IO的时候），让B任务去使用CPU呢？实现这样的效果几个问题必须解决。
内存中同时有两个程序的运行数据，那么如何分辨？任务的切换又如何实现，如何返回到切换之前的状态呢？
于是聪明的人类就发明了进程的概念，不同进程有其独立的内存进程空间，运行时候互不干扰。进程的控制块保存了进程的运行状态，使得进程之间的切换成为可能。
这就是并发，CPU的使用在多个任务之间来回切换，使人看起来好似在同一时间可以操作多个任务的感觉。
为什么会出现线程呢？
由于一个进程在同一时间内只能做一件事情，例如一个音乐软件进程，在播放音乐的同时，还应该支持搜索啊等功能。在这种情况下播放音乐的同时，我们的搜索只能等待了。引入了线程之后，线程就相当于进程中的子任务，这些子任务是可以在进程的层面上进行并发执行的。
综上：进程是在操作系统层面实现的并发，线程是在进程的层面上实现的并发。一个进程虽然包括多个线程，但是这些线程是共同享有进程占有的资源和地址空间的。进程是操作系统分配资源的基本单位，而线程是操作系统实现调度的基本单位。
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关于线程安全
维基百科中关于线程安全的定义：线程安全是编程中的术语，指某个函数、函数库在并发环境中被调用时，能够正确地处理多个线程之间的共享变量，使程序功能正确完成。
什么是共享变量呢？也就是多个线程而已操作的变量，我们知道进程中的多个线程是共享进程中的数据的。在JVM中，Java堆和方法区的区域是多个线程共享的数据区域。也就是说，多个线程可以操作保存在堆或者方法区中的同一个数据。那么，换句话说，保存在堆和方法区中的变量就是Java中的共享变量。
在Java中一共有三种变量：类变量，成员变量，局部变量。其中类变量在类加载就初始化，是在方法区中的，成员变量属于对象，而对象是分配在堆内存中的，局部变量是方法内部的变量，是在栈中的。所以类变量与成员变量是线程共享的。
线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个共享数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程 读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。
线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。
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计算机硬件带来的问题
原子性，一致性，有序性 这三个是计算机硬件在并发编程领域需要注意的问题。
原子性：这个问题是由CPU时间片的原因引起的。cpu会根据不同的调度算法进行线程调度。所以在多线程场景下，就会发生原子性问题。因为线程在执行一个读改写操作时，在执行完读改之后，时间片耗完，就会被要求放弃CPU，并等待重新调度。这种情况下，读改写就不是一个原子操作。比如i++,这个操作并不是原子性的。它分为三个步骤，读取i, 执行操作，写入内存。共享变量就会被多个线程同时进行操作，这样读改写操作就不是原子的，操作完之后共享变量的值会和期望的不一致，举个例子：如果i=1,我们进行两次i++操作，我们期望的结果是3，但是有可能结果是2。
一致性:这个问题是cpu的缓存引起的，由于cpu与内存之间的速度差异，人们引入了高速缓存。
单线程。 cpu核心的缓存只被一个线程访问。缓存独占，不会出现访问冲突等问题。
单核CPU，多线程。 进程中的多个线程会同时访问进程中的共享数据，CPU将某块内存加载到缓存后，不同线程在访问相同的物理地址的时候，都会映射到相同的缓存位置，这样即使发生线程的切换，缓存仍然不会失效。但由于任何时刻只能有一个线程在执行，因此不会出现缓存访问冲突。
多核CPU，多线程。 每个核都至少有一个L1 缓存。多个线程访问进程中的某个共享内存，且这多个线程分别在不同的核心上执行，则每个核心都会在各自的caehe中保留一份共享内存的缓冲。由于多核是可以并行的，可能会出现多个线程同时写各自的缓存的情况，而各自的cache之间的数据就有可能不同。
在CPU和主存之间增加缓存，在多线程场景下就可能存在缓存一致性问题，也就是说，在多核CPU中，每个核的自己的缓存中，关于同一个数据的缓存内容可能不一致。
有序性：由于处理器优化和指令重排等，CPU还可能对输入代码进行乱序执行，比如load->add->save 有可能被优化成load->save->add 。这就是有序性问题。
Java中如何解决计算机硬件带来的三个问题？
导致可见性的原因是缓存，导致有序性的原因是编译优化，那解决可见性、有序性最直接的办法就是禁用缓存和编译优化，但是这样问题虽然解决了，我们程序的性能可就堪忧了。合理的方案应该是按需禁用缓存以及编译优化。那么，如何做到“按需禁用”呢？对于并发程序，何时禁用缓存以及编译优化只有程序员知道，那所谓“按需禁用”其实就是指按照程序员的要求来禁用。所以，为了解决可见性和有序性问题，只需要提供给程序员按需禁用缓存和编译优化的方法即可。Java 内存模型是个很复杂的规范，可以从不同的视角来解读，站在我们这些程序员的视角，本质上可以理解为，Java 内存模型规范了 JVM 如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。具体来说，这些方法包括 volatile、synchronized 和 final 三个关键字，以及六项 Happens-Before 规则
1.关于volatile:一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被 volatile 修饰后，那么就具备了两层语义
1）保证了不同线程对共享变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这个新值对其他线程来说是 立即可见 的；
2）禁止进行指令重排序。
volatile可以保证原子性吗？不能。
2.关于synchronized:
