在多线程环境中，我们需要考虑的主要问题是：线程之间如何进行通信，在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信。Java的并发采用的是共享内存模型，Java线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对程序员完全透明。
Java内存模型的抽象
在java中，所有实例域、静态域和数组元素存储在堆内存中，堆内存在线程之间共享（本文使用“共享变量”这个术语代指实例域，静态域和数组元素）。局部变量（Local variables），方法定义参数（java语言规范称之为formal method parameters）和异常处理器参数（exception handler parameters）不会在线程之间共享，它们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响。
Java线程之间的通信由Java内存模型（本文简称为JMM）控制，JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java内存模型的抽象示意图如下：
从上图来看，线程A与线程B之间如要通信的话，必须要经历下面2个步骤：
1. 首先，线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2. 然后，线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
下面通过示意图来说明这两个步骤：
如上图所示，本地内存A和B有主内存中共享变量x的副本。假设初始时，这三个内存中的x值都为0。线程A在执行时，把更新后的x值（假设值为1）临时存放在自己的本地内存A中。当线程A和线程B需要通信时，线程A首先会把自己本地内存中修改后的x值刷新到主内存中，此时主内存中的x值变为了1。随后，线程B到主内存中去读取线程A更新后的x值，此时线程B的本地内存的x值也变为了1。
从整体来看，这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息，而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为java程序员提供内存可见性保证。
如何保证内存的可见性？
1、使用synchronized关键字
Java内存模型对Synchronized语义做了以下保证：
当ThreadA释放锁M时，它所写过的变量（比如，x和y，存在它工作内存中的）都会同步到主存中，而当ThreadB在申请同一个锁M时，ThreadB的工作内存会被设置为无效，然后ThreadB会重新从主存中加载它要访问的变量到它的工作内存中（这时x=1，y=1，是ThreadA中修改过的最新的值）。通过这样的方式来保证内存的可见性。
2、使用volatile字段
在保证内存可见性这一方面，Synchronized和volatile没有很大的区别，volatile实现内存可见性的核心机制是当一个线程修改了一个volatile修饰的变量的值时，该值会被写入主内存（即RAM）而不仅仅是当前线程所在的CPU的缓存区，而其他CPU的缓存区中存储的该变量的值也会因此而失效（从而得以更新为主内存中的该变量的相应值）。
3、Synchronized和volatile的区别
那么既然Synchronized和volatile都可以保证内存的可见性，那为何会创造出两个关键字呢？自然是因为他们之间还有很多不同的地方。
（1）使用条件不同：volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的
（2）造成影响不同：volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
（3）发挥作用不同：Synchronized和volatile都可以保证内存的可见性，但是Synchronized可以保证操作的原子性，而volatile不可以。
（4）运行过程不同：volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化。
注：编译器优化是指编译器和CPU为了提高指令的执行效率可能会进行指令重排序，这使得代码的实际执行方式可能不是按照我们 所认为的方式进行。
参考文献：http://www.jianshu.com/p/977d27852826
http://www.infoq.com/cn/articles/java-memory-model-1
