并发编程灵魂拷问系列之Java内存模型
0.面试连环炮路径
JMM（Java内存模型）-> 原子性、可见性、有序性 -> volatile和可见性 -> volatile和有序性（指令重排+happens-before）-> volatile和原子性 -> volatile底层原理（内存屏障级别的原理）
1.聊一下Java的内存模型
volatile：共享变量修改时会强制刷新一下主内存的值
- 线程1/2 read 主内存的共享变量， load 到工作内存中，此时读到的值都为0
- 线程1/2 use 从工作内存中拿出共享变量，进行操作（比如 ++ 操作，那么计算之后的值都为1）
- 线程1/2 assign 把工作内存设置回工作内存中，之后工作内存尝试 store 写入主内存，写入成功就是 write
- 结果就是主内存data从 0 -> 1
2.你知道Java内存模型的原子性、有序性、可见性是什么
原子性：指该操作是不可再分的。不论是多核还是单核，具有原子性的量，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作。在整个操作过程中不会被线程调度器中断的操作，都可认为是原子性。比如 a = 1。
可见性：指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。Java保证可见性可以认为通过volatile、synchronized、final来实现。
有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行，Java通过volatile、synchronized来保证。具备有序性，则不会发生指令重排
volatile禁止指令重排序，防止编译器编译优化时对代码重新排序，导致代码顺序变化。
【例子】正常情况是资源准备完毕，flag才设置为true，但是如图，如果发生指令重排，可能导致先设置为true再进行资源准备，导致直接直接execute而报错
3.讲讲volatile的工作原理，如何保证可见性？
volatile关键字用来保证 可见性 和 有序性 的，不能保证原子性（极端特殊情况下可保证而已）
举例说明无法保证原子性（还是这张图）：
就算使用volatile修饰data，当线程1更新data=1到主内存，使得线程二工作内存的data值失效，但是可能此时data已经在被运算中，及时失效了，还是会通过assign把data=1设置到工作内存中，最后write到主内存
需要保证原子性，还是需要 synchronized 、 lock 来保证
当volatile修饰值data，保证data在多线程之间的 可见性 ，如果data修改，会强制刷新其他线程工作内存中的data的值（让其他线程工作内存data的值失效，来起到强制刷新的作用）
volatile通过 禁止指令重排 来保证 有序性
4.你知道指令重排和happens-before是什么吗？
一般情况下，为了提高程序执行的效率，编译器或者指令器会对代码进行优化，例如指令重排。
java中有一个 happens-before 原则,一定程度上来避免胡乱地指令重排。他在一些特殊情况下，不允许编译器或者指令器对写的代码进行指令重排。
其中有一个与volatile相关的原则，如果代码中存在volatile修饰的值，此值进行volatile写后，再volatile读，那么顺序上必须先写再读
比如代码中,代码顺序A->B->C，那么A的顺序就优于C；或者比如对lock的操作顺序不能被重排（代码先unlock再lock，就不能重排为lock后unlock，否则导致流程错乱）
5.volatile是如何基于内存屏障保证可见性和有序性的？
内存屏障：禁止重排序
如何保证有序性
如果使用了volatile修饰一个值后，那么会对该值的读写前后会加入一些内存屏障，加入屏障之后，来避免发生指令重排
如何保证可见性
如果使用了volatile修饰一个值data后，在对data执行写操作，JVM会发送lock前缀指令给CPU，CPU收到指令，计算完毕会把data强制刷新到主内存里，其他线程通过对总线的嗅探，让工作内存的data值失效，之后读取data值时因为工作内存data值失效，所以从缓存中获取。保证了可见性
lock前缀指令 + MESI缓存一致性协议
