在了解jvm内存模型前，了解下cpu和计算机内存的交互情况。【因为Java虚拟机内存模型定义的访问操作与计算机十分相似】

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CPU和内存的交互

在计算机中，cpu和内存的交互最为频繁，相比内存，磁盘读写太慢，内存相当于高速的缓冲区。

但是随着cpu的发展，内存的读写速度也远远赶不上cpu。因此cpu厂商在每颗cpu上加上高速缓存，用于缓解这种情况。现在cpu和内存的交互大致如下。

cpu、缓存、内存：

cpu上加入了高速缓存这样做解决了处理器和内存的矛盾(一快一慢)，但是引来的新的问题 - 缓存一致性

在多核cpu中，每个处理器都有各自的高速缓存(L1,L2,L3)，而主内存确只有一个 。

CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找，每个cpu有且只有一套自己的缓存。

如何保证多个处理器运算涉及到同一个内存区域时，多线程场景下会存在缓存一致性问题，那么运行时保证数据一致性？

为了解决这个问题，各个处理器需遵循一些协议保证一致性。【如MSI，MESI啥啥的协议。。】

如图：

在CPU层面，内存屏障提供了个充分必要条件。

内存屏障(Memory Barrier)

CPU中，每个CPU又有多级缓存【上图统一定义为高速缓存】，一般分为L1,L2,L3，因为这些缓存的出现，提高了数据访问性能，避免每次都向内存索取，但是弊端也很明显，不能实时的和内存发生信息交换，分在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同。

• 硬件层的内存屏障分为两种：Load Barrier 和 Store Barrier即读屏障和写屏障。【内存屏障是硬件层的】

为什么需要内存屏障

由于现代操作系统都是多处理器操作系统，每个处理器都会有自己的缓存，可能存再不同处理器缓存不一致的问题，而且由于操作系统可能存在重排序，导致读取到错误的数据，因此，操作系统提供了一些内存屏障以解决这种问题.简单来说:

1. 在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同，为了解决这个问题。
2. 用volatile可以解决上面的问题，不同硬件对内存屏障的实现方式不一样。

java屏蔽掉这些差异，通过jvm生成内存屏障的指令。对于读屏障:在指令前插入读屏障，可以让高速缓存中的数据失效，强制从主内存取。

内存屏障的作用

cpu执行指令可能是无序的，它有两个比较重要的作用：

1. 阻止屏障两侧指令重排序
2. 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，让缓存中相应的数据失效。

volatile型变量

当我们声明某个变量为volatile修饰时，这个变量就有了线程可见性，volatile通过在读写操作前后添加内存屏障。

用代码可以这么理解

//相当于读写时加锁，保证及时可见性，并发时不被随意修改。
public class SynchronizedInteger {
  private long value;

  public synchronized int get() {
    return value;
  }

  public synchronized void set(long value) {
    this.value = value;
  }
}

volatile型变量拥有如下特性

1. 可见性，对于一个该变量的读，一定能看到读之前最后的写入。
2. 原子性，对volatile变量的读写具有原子性，即单纯读和写的操作，都不会受到干扰。