深入理解Java內存模型（一）：並發模型分類、JMM抽象結構、重排序類型與happens-before核心規則

並發編程模型兩大流派

Java 採用 共享內存模型，線程通信隱式進行，完全透明。不理解底層機制極易遇到可見性問題。

JMM 抽象結構：主內存與本地內存

• 共享變量（實例域、靜態域、數組元素）存儲於主內存
• 每線程擁有私有本地內存，持有共享變量副本
• 本地內存為抽象概念，涵蓋緩存、寫緩衝區、寄存器、編譯器優化等

線程通信兩步走

1. 線程 A 將本地內存更新刷新至主內存
2. 線程 B 從主內存讀取 A 更新後的值

本質：線程 A 向線程 B 發送消息，必須經過主內存。JMM 控制主/本地內存交互，提供可見性保證。

重排序三大來源

JMM 策略：禁止特定類型編譯器重排；要求編譯器插入內存屏障指令禁止特定處理器重排。**不禁止所有重排**，在保證可見性前提下最大化性能。

處理器重排序根源：寫緩衝區

• 寫緩衝區確保指令流水線持續運行，批量刷新減少總線佔用
• **關鍵特性**：寫緩衝區僅對當前處理器可見
• 導致：處理器執行順序 ≠ 內存實際發生順序

示例：雙處理器並行寫讀，最終可能得 x=y=0

時序分析：A1/B1 進寫緩衝區 → A2/B2 讀內存 → A3/B3 刷寫緩衝區。實際內存順序 A2→A1，發生重排。

**結論**：現代處理器均使用寫緩衝區 → **均允許 Store-Load (寫-讀) 重排**。

常見處理器允許重排序表

• 所有處理器允許 Store-Load 重排
• 所有處理器禁止數據依賴操作重排
• SPARC-TSO / x86 模型較強，僅允許 Store-Load

內存屏障四大類型

• StoreLoad：全能型，具備其它三種效果，開銷最大（刷寫緩衝區）
• 現代多處理器多支援 StoreLoad，其它屏障不一定全支持

happens-before 核心規則

JSR-133 引入，闡述操作間可見性：若操作 A 結果需對操作 B 可見，則 A hb B。

核心認知：hb **不意味著時間先後**，僅要求結果可見且順序排在前。

一條 hb 規則對應多條編譯器/處理器重排序規則，為程序員屏蔽底層複雜度。