1，内存模型
左侧绿色区域为共享内存区，右侧黄色区域为线程私有内存区
①方法区：存放被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码，方法区有一个运行时常量池存放编译器生成的字面量和符号引用。
②堆：虚拟机启动时创建，Java虚拟机管理内存中最大的一块，用于存放对象实例（注意：因为堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也叫GC堆）
③程序计数器：记录当前线程执行的字节码行号指示器，控制分支，循环，跳转，异常，线程恢复等基础功能
④虚拟机栈：虚拟机私有，线程创建时创建，代表java方法执行的内存模型。每个方法执行都会创建一个栈帧来存储方法的变量，操作数栈，动态链接方法，返回值，返回地址等信息。每个方法从调用到结束就对应于虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
⑤本地方法栈：与虚拟机用到的Native方法相关。
2，内存执行模型
java程序的运行实体是线程，每个线程都会有一个工作内存（即栈空间）由线程私有，而内存模型归档所有的变量都存储在所有线程共享的堆内存，所以线程对变量的操作要：
①从堆内存中拷贝变量的副本到本线程的工作内存中
②在本线程的工作内存中操作变量副本
③操作完成后将变量写会回主内存
注意：如果方法中有一个局部变量是基本数据类型（如int, long, boolean, byte, short, char, float, double）则该变量直接存储在线程私有的栈内存中，如果本地变量是引用类型，则该引用存储在栈内存中，引用指向的实例存放在堆内存中。
3，CPU与内存的交互模型
读写速度CPU寄存器>CPU缓存>RAM
4，java线程与内核线程
内核线程是操作系统内核支持的线程，由操作系统内核完成线程管理，对于应用程序而言，一般不会直接调用内核线程，而是使用一种轻量级的进程（即通称意义上的线程），每个轻量级的进程都会映射到一个内核线程上，然后由操作系统将内核线程分发给各个处理器处理。
一个轻量级进程（线程）会映射到一个内核线程
5，线程安全问题
1）多个线程同时操作堆内存中的数据（线程间共享）时，可能引发线程安全问题，原因是：每个线程都会拷贝一份数据副本到线程私有内存区，如果线程A,B同一时间段内读取数据，修改，并回写，可能发生①A回写前，B就复制副本；②A回写后，B才复制副本等不确定问题。
2）程序运算的时候并不是所有操作在操作系统层都是原子性的，例如程序执行c = a+b，在指令层面可能会有：①load a to register1②load b to register2③add register1 register2 to register3④load register3 to c。这样的情况如果在多线程同时处理c变量的时候就有可能出现线程安全问题。另外：编译器语句重排；执行并行重排；内存系统重排等。
3）线程A修改了共享变量a的值，还未回写到共享存储区之前线程B是不知道修改后的值的，但在单线程下，修改后的值都是可见的，这叫可见性
4）java程序中，在本线程内所有的操作都视为有序的，这叫有序性；多线程环境下，一个线程中观察另外一个线程，所有操作都是无序的（由于指令重排/主内存和工作内存的延迟同步现象）
6，如何解决上面的原子性，可见性，有序性
①synchronized或ReentrantLock保证操作的原子性（volatile不能保证原子性）
②synchronized或volatile关键字保证可见性
③volatile保证有序性，因为它禁止重排优化
④happens-before原则
7，volatile的作用
①保证被volatile修饰的共享变量对所有的线程都是可见的，即：某个线程修改后的新值总是被其他线程立即得到
②禁止指令重排
③volatile不能保证原子性，例如下面的程序可能会有线程安全问题：
public class VolatileVisibility{
public volatile static int I = 0;
public static void increase(){
i++;//改操作不是原子性的，所以任然可能会有线程安全问题}
}
修改方法是在increase方法上用synchronized修饰，属性定义上可去掉volatile修饰。
volatile保证可见性的方式：当修改一个volatile变量时，会强制将工作内存中改变后的值刷新到主内存；读取volatile变量时，会先将本线程工作内存中的值置为无效，重新从主内存里读取新副本。
④典型单例模式中禁止重排例子
Public class DoubleCheckLock {
private static DoubleCheckLock instance;
private DoubleCheckLock (){};
public DoubleCheckLock getInstance(){
if(null == instance){
synchronized (DoubleCheckLock.class){
if(null == instance){
instance = new DoubleCheckLock();}
}
}
return instance;
}
}
上面的程序有线程安全问题：当线程B读取到instance不为空的时候，其他线程初始化的动作可能还没有完成，因为new DoubleCheckLock();大致可以分为如下3步：
①memory = allocate();//分配内存空间
②instance(memory);//初始化内存区域
③instance=memory;//将初始化好的内存区域赋值给instance
上面三步中的②③可能会出现重排，即先赋值，再初始化。因此此时应该在私有变量instance上用volatile修饰：
public volatile static DoubleCheckLock instance;