Java虚拟机规范中定义一种Java内存模型，用以屏蔽各种硬件和操作形同的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存（Main Memory）中，每条线程还有自己的工作内存（Working Memory），线程的工作内存中保存了被盖线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作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内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。
下图时线程、主内存、工作内存三者的交互关系：
对于主内存宇工作内存之间具体的交互协议，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内存模型定义了一下8中操作来完成，虚拟机实现时必须保证一下每一种操作都是原子的：
- lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标示为一条线程独占的状态
- 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
- read（读取）：作用于主内存的变量，把一个变量的值从主内存传世到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
- load（载入）：作用于工作内存的变量，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
- use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的字节码指令时将会执行这个操作
- assign（赋值）：作用于工作内存的变量，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
- store（存储）：作用于工作内存的变量，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
- write（写入）：作用于主内存的变量，把store变量从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中
如果要把一个变量从主内存复制到工作内存，就要顺序执行read和load操作，如果要把变量从工作内存同步回主内存，就要顺序执行store和write操作。Java内存模型只要求必须顺序执行，而没有保证是连续执行。Java内存模型还规定了在执行上述8种基本操作时必须满足的规则：
- 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最近的assign操作
- 不允许一个线程无原因的（没有发生过任何assign操作）把数据从线程的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未被初始化（load或assign）的变量，即对一个变量实施use、store操作之前，必须先执行过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
- 如果对一个变量执行lock操作，那将会清空内存中此变量的值，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，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的变量
- 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
对于volatile型变量，Java内存模型定义了一些特殊的访问规则。当一个变量定义为volaitile之后，将具备两种特性：
1.保证此变量对所有线程的可见性，这里的“可见性”是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知的，普通变量的值在线程间传递均需要通过主内存来完成。volatile变量只能保证可见性，在不符合以下两条规则的运算场景中，我们仍然要同故宫加锁来保证原子性：
- 运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值
- 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束
2.禁止制定重排序优化。