（轉載）

1 . 原子性(Atomicity)： Java中，對基本資料型別的讀取和賦值操作是原子性操作，所謂原子性操作就是指這些操作是不可中斷的，要做一定做完，要麼就沒有執行。

i = 2; //原子
j = i; //非原子 （1 讀i，2 賦值j）
i++;   //非原子 （1 讀i，2 +1 ，3 賦值i）
i = i + 1； //非原子 （1 讀i，2 +1 ，3 賦值i）

上面4個操作中，i=2是讀取操作，必定是原子性操作，j=i你以為是原子性操作，其實吧，分為兩步，一是讀取i的值，然後再賦值給j,這就是2步操作了，稱不上原子操作，i++和i = i + 1其實是等效的，讀取i的值，加1，再寫回主存，那就是3步操作了。所以上面的舉例中，最後的值可能出現多種情況，就是因為滿足不了原子性。

這麼說來，只有簡單的讀取，賦值是原子操作，還只能是用數字賦值，用變數的話還多了一步讀取變數值的操作。有個例外是，虛擬機器規範中允許對64位資料型別(long和double)，分為2次32為的操作來處理，但是最新JDK實現還是實現了原子操作的。

JMM只實現了基本的原子性，像上面i++那樣的操作，必須藉助於synchronized和Lock來保證整塊程式碼的原子性了。執行緒在釋放鎖之前，必然會把i的值刷回到主存的。

2 . 可見性(Visibility)：

說到可見性，Java就是利用volatile來提供可見性的。
當一個變數被volatile修飾時，那麼對它的修改會立刻重新整理到主存，當其它執行緒需要讀取該變數時，會去記憶體中讀取新值。而普通變數則不能保證這一點。

其實通過synchronized和Lock也能夠保證可見性，執行緒在釋放鎖之前，會把共享變數值都刷回主存，但是synchronized和Lock的開銷都更大。

3 . 有序性（Ordering）

lock/unlock, volatile關鍵字可以產生記憶體屏障，防止指令重排序時越過

JMM是允許編譯器和處理器對指令重排序的，但是規定了as-if-serial語義，即不管怎麼重排序，程式的執行結果不能改變。比如下面的程式段：

double pi = 3.14;    //A
double r = 1;        //B
double s= pi * r * r;//C

上面的語句，可以按照A->B->C

比如這樣的程式碼:

int a = 0;
bool flag = false;

public void write() {
    a = 2;              //1
    flag = true;        //2
}

public void multiply() {
    if (flag) {         //3
        int ret = a * a;//4
    }
    
}

假如有兩個執行緒執行上述程式碼段，執行緒1先執行write，隨後執行緒2再執行multiply，最後ret的值一定是4嗎？結果不一定：

如圖所示，write方法裡的1和2做了重排序，執行緒1先對flag賦值為true，隨後執行到執行緒2，ret直接計算出結果，再到執行緒1，這時候a才賦值為2,很明顯遲了一步。

這時候可以為flag加上volatile關鍵字，禁止重排序，可以確保程式的“有序性”，也可以上重量級的synchronized和Lock來保證有序性,它們能保證那一塊區域裡的程式碼都是一次性執行完畢的。

另外，JMM具備一些先天的有序性,即不需要通過任何手段就可以保證的有序性，通常稱為happens-before原則。<<JSR-133：Java Memory Model and Thread Specification>>定義瞭如下happens-before規則：

1. 程式順序規則： 一個執行緒中的每個操作，happens-before於該執行緒中的任意後續操作
2. 監視器鎖規則：對一個執行緒的解鎖，happens-before於隨後對這個執行緒的加鎖
3. volatile變數規則： 對一個volatile域的寫，happens-before於後續對這個volatile域的讀
4. 傳遞性：如果A happens-before B ,且 B happens-before C, 那麼 A happens-before C
5. start()規則： 如果執行緒A執行操作ThreadB_start()(啟動執行緒B) , 那麼A執行緒的ThreadB_start()happens-before 於B中的任意操作
6. join()原則： 如果A執行ThreadB.join()並且成功返回，那麼執行緒B中的任意操作happens-before於執行緒A從ThreadB.join()操作成功返回。
7. interrupt()原則： 對執行緒interrupt()方法的呼叫先行發生於被中斷執行緒程式碼檢測到中斷事件的發生，可以通過Thread.interrupted()方法檢測是否有中斷髮生
8. finalize()原則：一個物件的初始化完成先行發生於它的finalize()方法的開始

第1條規則程式順序規則是說在一個執行緒裡，所有的操作都是按順序的，但是在JMM裡其實只要執行結果一樣，是允許重排序的，這邊的happens-before強調的重點也是單執行緒執行結果的正確性，但是無法保證多執行緒也是如此。

第2條規則監視器規則其實也好理解，就是在加鎖之前，確定這個鎖之前已經被釋放了，才能繼續加鎖。

第3條規則，就適用到所討論的volatile，如果一個執行緒先去寫一個變數，另外一個執行緒再去讀，那麼寫入操作一定在讀操作之前。

第4條規則，就是happens-before的傳遞性。

後面幾條就不再一一贅述了。