硬件的效率与一致性

基于高速缓存的存储交互很好地解决另外处理器与内存的速度矛盾，但是也为计算机系统带来更高的复杂度，因为它引入了一个新的问题:缓存一致性。为了解决这一问题，需要各个处理器访问缓存时遵循一些协议，在读写时要根据协议来进行操作，这类协议有MSI、MESI、MOSI等。
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Java内存模型

主内存与工作内存

Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。

java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中。每条线程还有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程堆变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方工作中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成，线程、主内存、工作内存的交互关系如下图所示：
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内存间交互操作

关于主内存与工作内存之间具体交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步回主内存之类的实现细节，Java内存模型中定义了一下8中操作：

1. lock:作用于主内存的变量，它把一个变量标识为一个线程独占的状态。
2. unlock:作用于主内存的变量，它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:作用于主内存的变量，它把一个变量的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: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:作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
6. assign(赋值)：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
7. store:作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write操作使用。
8. write:作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中。

此外，java内存模型还规定了在执行上述8中基本操作时必须满足如下规则：

1. 不允许read和load、store和write擦欧洲哦之一单独出现，即不允许一个变量从主内存读取了但工作内存不接受，或者从工作内存发起回写了但主内存不接受的情况出现。
2. 不允许一个线程丢弃它最近的assign操作，即变量在工作内存中改变了必须把该变化同步回主内存。
3. 不允许一个线程无原因地把数据从线程的工作内存同步回主内存。
4. 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未被初始化(load或assign)的变量。
5. 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。
6. 如果对一个变量执行lock操作，那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。
7. 如果一个变量事先没有被lock操作锁定，那就不允许对它执行unlock操作，也不允许去unlock一个被其他线程锁定住的变量。
8. 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步回主内存中。