要理解 Java 并发编程，必须掌握JMM（Java Memory Model，Java 内存模型） 和JUC（java.util.concurrent，并发工具包） 这两个核心概念。JMM 是底层规范，定义了多线程交互的规则；JUC 是基于 JMM 实现的高层工具，简化了并发编程。下面分别详解：
一、JMM（Java Memory Model）：多线程通信的底层规范
JMM 是抽象的内存模型 ，它并不直接对应物理硬件（如 CPU 缓存、主内存），而是定义了一套规则，用于规范线程如何通过内存进行交互，解决多线程环境下可见性、有序性、原子性问题。
1. JMM 的核心目标
多线程并发时，线程间的通信（数据共享）依赖于内存。JMM 的目标是：
- 定义线程和主内存之间的交互方式（线程如何读取 / 写入内存）；
- 解决因 CPU 缓存、指令重排序等硬件 / 编译器优化导致的多线程数据不一致问题。
2. JMM 的核心结构
JMM 抽象了 "主内存" 和 "线程工作内存" 两个概念：
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主内存：所有线程共享的内存区域，存储共享变量（实例字段、静态字段等）。
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线程工作内存：每个线程私有的内存区域，存储主内存中共享变量的副本。线程对变量的读写操作，需先将变量从主内存加载到工作内存，修改后再同步回主内存。
（注意：这是逻辑抽象，并非物理上的内存划分，实际对应 CPU 缓存、寄存器等硬件）
3. JMM 解决的三大问题
多线程并发的核心问题是可见性、有序性、原子性，JMM 通过规则和关键字保证这些特性：
（1）可见性（Visibility）
问题 ：线程 A 修改了共享变量，线程 B 可能无法立即看到最新值（因工作内存未同步到主内存）。
解决：
volatile：强制变量读写直接操作主内存，通过 CPU 缓存一致性协议（如 MESI）通知其他线程缓存失效。synchronized/Lock：解锁前必须将变量同步回主内存，加锁时必须从主内存加载最新值。final：被final修饰的变量初始化后不可修改，一旦初始化完成，其他线程可见。
（2）有序性（Ordering）
问题 ：编译器或 CPU 为优化性能，可能对指令重排序（单线程不影响结果，但多线程可能出错）。
解决：
volatile：通过插入内存屏障（Memory Barrier）禁止重排序（写后加 "Store 屏障"，读前加 "Load 屏障"）。synchronized/Lock：同步块内的指令视为一个整体，不会与块外指令重排序。- Happens-Before 规则 ：JMM 定义的天然有序性规则，无需显式同步（如 "程序顺序规则"：单线程内代码按顺序执行；"volatile 规则"：
volatile写操作先于读操作）。
（3）原子性（Atomicity）
问题 ：一个操作（如i++）若包含多个步骤（读 - 改 - 写），多线程并发时可能被打断，导致结果错误。
解决：
synchronized/Lock：通过排他锁保证同步块内操作的原子性（同一时间只有一个线程执行）。- 原子类（如
AtomicInteger）：基于 CPU 的 CAS（Compare-And-Swap）指令，实现无锁原子操作。
4. 关键：Happens-Before 规则
JMM 通过 "Happens-Before" 规则定义两个操作的执行顺序，无需显式同步即可保证有序性：
- 程序顺序规则：单线程内，前面的操作 Happens-Before 后面的操作。
- volatile 规则：
volatile变量的写操作 Happens-Before 后续的读操作。 - 锁规则：解锁操作 Happens-Before 后续的加锁操作。
- 线程启动规则：
Thread.start()Happens-Before 线程内的所有操作。 - 线程终止规则：线程内的所有操作 Happens-Before 其他线程检测到该线程终止（如
Thread.join()返回）。
二、JUC（java.util.concurrent）：并发编程工具包
JUC 是 Java 5 引入的并发工具类库，基于 JMM 的规则实现，封装了复杂的并发逻辑，简化了多线程编程。核心组件包括：
1. 线程池（Executor 框架）
线程的创建 / 销毁成本高，线程池通过复用线程提高性能，核心类：
ExecutorService：线程池接口，定义了提交任务的方法（如submit()）。ThreadPoolExecutor：线程池核心实现类，可自定义核心线程数、最大线程数、队列等参数。- 工具类
Executors：提供快捷创建线程池的方法（如newFixedThreadPool()、newCachedThreadPool()），但实际开发中建议手动创建ThreadPoolExecutor以避免资源耗尽风险。
2. 并发集合（线程安全的集合）
解决HashMap、ArrayList等线程不安全集合的并发问题：
ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，Java 8 后基于 CAS+synchronized 实现，支持高并发读写。CopyOnWriteArrayList：读操作无锁，写操作复制一份新数组修改后替换旧数组，适合读多写少场景。ConcurrentLinkedQueue：无锁的并发队列，基于 CAS 实现，高效支持多线程入队 / 出队。BlockingQueue：阻塞队列（如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue），常用于生产者 - 消费者模型（队列为空时读阻塞，满时写阻塞）。
3. 同步工具类
用于协调多线程的执行顺序：
CountDownLatch：倒计时门闩，让主线程等待多个子线程完成后再执行（countDown()减计数，await()阻塞等待计数为 0）。CyclicBarrier：循环屏障，让多个线程到达屏障点后再一起继续执行（可重复使用，适合多轮协作）。Semaphore：信号量，限制同时访问资源的线程数（acquire()获取许可，release()释放许可）。Phaser：阶段同步器，支持动态调整参与线程数，适合分阶段的任务协作。
4. 原子操作类（java.util.concurrent.atomic）
基于 CAS 实现无锁原子操作，避免synchronized的性能开销：
- 基本类型：
AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean（支持getAndIncrement()等原子操作）。 - 引用类型：
AtomicReference（原子更新对象引用）。 - 数组类型：
AtomicIntegerArray（原子更新数组元素）。 - 字段更新器：
AtomicIntegerFieldUpdater（原子更新对象的某个字段，需字段为volatile）。
5. 锁框架（java.util.concurrent.locks）
补充synchronized的不足，提供更灵活的锁机制：
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Lock接口：定义锁的基本操作（lock()、unlock()、tryLock()等），实现类有：ReentrantLock：可重入锁（支持公平锁 / 非公平锁，synchronized是隐式可重入）。ReentrantReadWriteLock：读写锁，允许多个读线程并发，写线程独占（读多写少场景优化性能）。
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Condition：与Lock配合使用，实现类似Object.wait()/notify()的等待 - 通知机制，支持多条件队列。
6. 其他工具
ThreadLocalRandom：线程安全的随机数生成器，比Random性能更高。Fork/Join框架：基于分治思想的并行计算框架（ForkJoinPool、RecursiveTask），适合处理大任务拆分后的并行计算。
三、JMM 与 JUC 的关系
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JMM 是基础：定义了多线程内存交互的规则（可见性、有序性、原子性），是所有并发机制的理论依据。
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JUC 是实现 ：JUC 中的工具类（如
ReentrantLock、AtomicInteger）均基于 JMM 的规则实现，例如：volatile依赖 JMM 的可见性和有序性保证；ReentrantLock通过 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架，结合 JMM 的内存屏障和 CAS 操作实现同步；- 并发集合通过
synchronized、Lock或 CAS 保证线程安全，底层依赖 JMM 的原子性和可见性规则。
总结
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JMM：解决 "多线程如何安全通信" 的底层规范，核心是通过规则保证可见性、有序性、原子性，是并发编程的 "宪法"。
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JUC：基于 JMM 实现的 "工具箱"，封装了线程池、并发集合、锁等工具，让开发者无需深入底层即可写出安全高效的并发代码。
掌握两者的关系，能帮助你从本质理解 Java 并发机制，避免 "只会用 API，不懂原理" 的困境。