并发基础
1.CPU多级缓存
2.Java内存模型（Java Memory Model,JMM）
1. CPU多级缓存
为什么需要CPU cache
CPU的频率太快了，主存跟不上，这样在处理器时钟周期内，CPU常常需要等待主存，浪费资源。所以cache的出现是为了缓解CPU和内存之间速度不匹配的问题（结构：CPU->cache->memory）
CPU cache有什么意义
1）时间局部性：如果某个数据被访问，那么在不久的将来它很可能被再次访问。
2）空间局部性：如果某个数据被访问，那么与它相邻的数据很快也可能被访问。
1.1缓存一致性（MESI）
M: 被修改（Modified)
该缓存行只被缓存在该CPU的缓存中，并且是被修改过的（dirty),即与主存中的数据不一致，该缓存行中的内存需要在未来的某个时间点（允许其它CPU读取请主存中相应内存之前）写回（write back）主存。
当被写回主存之后，该缓存行的状态会变成独享（exclusive)状态。
E: 独享的（Exclusive)
该缓存行只被缓存在该CPU的缓存中，它是未被修改过的（clean)，与主存中数据一致。该状态可以在任何时刻当有其它CPU读取该内存时变成共享状态（shared)。
同样地，当CPU修改该缓存行中内容时，该状态可以变成Modified状态。
S: 共享的（Shared)
该状态意味着该缓存行可能被多个CPU缓存，并且各个缓存中的数据与主存数据一致（clean)，当有一个CPU修改该缓存行中，其它CPU中该缓存行可以被作废（变成无效状态（Invalid））。
I: 无效的（Invalid）
该缓存是无效的（可能有其它CPU修改了该缓存行）。
参考【并发编程】MESI–CPU缓存一致性协议
1.2 乱序执行优化
处理器为提高运算速度而做出违背代码原有顺序的优化。
2.Java内存模型（Java Memory Model,JMM）
2.1 JMM规定
硬件内存架构与Java内存模型
2.2 Java内存模型抽象结构图
2.3 同步操作与规则
同步操作
1. lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一个线程独占的状态
2. unlock（解锁）：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
3. read（读取）：作用于主内存的变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
4. load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
5. use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行的引擎。
6. assign（赋值）：作用于工作内存的变量，把一个执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量
7. store（存储）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作
8. write（写入）：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中。
同步规则
- 如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序地执行read和load操作，如果把变量从工作内存同步回主内存中，就要按顺序地执行store和write操作。但没有保证必须是连续执行。
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现。
- 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。
- 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中。
- 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个为被初始化（load或assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行assign和load操作。
- 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现。
- 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。
- 如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作；也不允许取unlock一个被其他线程锁定的变量
- 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把次变量同步到主内存中（执行store和write操作）。