synchronized 和 volatile，是最基礎(chǔ)的兩個鎖！

volatile是輕量級鎖，它在多核處理器開發(fā)中保證了共享變量的可見性。即當(dāng)一個線程修改一個共享變量時，其他線程能夠讀到這個修改的值。它比syncronized使用和成本更低。

要說volatile的實(shí)現(xiàn)原理，就要先看一下cpu基本概念。java語言規(guī)范第3版中對volatile的定義如下：

volatile會添加一條lock# 前綴的指令在匯編前，使數(shù)據(jù)立即從緩沖區(qū)刷到主內(nèi)存，同時通過緩存一致性協(xié)議，將其他緩存了該內(nèi)存地址的緩存失效。從而達(dá)到內(nèi)存可見的目的。

synchronized是重量級鎖，它是存放在java對象頭里，如圖：

在運(yùn)行期間，mark word里的數(shù)據(jù)會隨鎖標(biāo)志位變化而變化。

syncronized 實(shí)現(xiàn)鎖方法實(shí)現(xiàn)為，在進(jìn)入前加入monitorenter和在退出時monitorexit，每個對象都有一個monitor！

鎖分偏向鎖，輕量級鎖和重量級鎖，偏向鎖的前提是線程切換的可能性比較少，在對象頭中保存線程偏向標(biāo)識，在釋放鎖只需判定該偏向鎖是否為需要的即可，如果有競爭則進(jìn)行鎖升級，到輕量級鎖，再到重量級鎖。鎖只能正向升級，不能反向降級；

cpu中實(shí)現(xiàn)原子操作原理為，首先處理器能自動保證基本的內(nèi)存操作的原子性，從系統(tǒng)內(nèi)存讀取或?qū)懭胍粋€字節(jié)是原子的，即當(dāng)一個處理器在讀取一個字節(jié)時，其他處理器是不能訪問這個字節(jié)的內(nèi)存地址的。另外比如某處理器能自動保證單處理器對同一個緩存行里進(jìn)行16/32/64位的操作是原子的，另外的復(fù)雜操作如跨總線寬度跨多緩存行跨頁表的訪問則是不能保證原子的。但是，處理器提供總線鎖定和緩存鎖定兩個機(jī)制來保證復(fù)雜內(nèi)存操作的原子性，從而使鎖一類的操作得到了保障。

其中，總線鎖定開銷比較大。實(shí)現(xiàn)為使用處理器提供的一個lock # 信號，當(dāng)一個處理器在總線上輸出此信號時，其他處理器的請求將被阻塞住，從而使該處理器以獨(dú)占方式使用內(nèi)存。

緩存鎖定機(jī)制則是為了減輕總線鎖帶來的巨大開銷而出來的，即如果某個操作被處理器緩存在處理器的緩存行里，并且聲明了lock #操作，就可以只修改內(nèi)部的內(nèi)存地址，并允許它的緩存一致性來保證原子性，緩存一致性會阻止同時修改兩個以上處理器緩存的內(nèi)存區(qū)域數(shù)據(jù)，當(dāng)其他處理器回寫鎖定的緩存行時，會使緩存行失效，從而保證操作的原子性。但是兩種情況不能用緩存鎖定，一操作的數(shù)據(jù)不能被緩存在處理器內(nèi)部時，或者操作數(shù)據(jù)跨多個緩存行時，使用總線鎖定；二處理器不支持緩存鎖定；

jmm內(nèi)存模型為，主內(nèi)存和工作存，每個線程直接與工作內(nèi)存交互，在不確定的時間點(diǎn)將數(shù)據(jù)刷入主內(nèi)存，只有刷入主內(nèi)存的數(shù)據(jù)對其他線程才是可見的。

鎖機(jī)制保證了只有獲得鎖的線程才能操作鎖定的內(nèi)存區(qū)域，有偏向鎖，輕量級鎖和互斥鎖，但除了偏向鎖外，其他兩個都是用cas來實(shí)現(xiàn)，即獲取鎖時用cas保證獲取，退出同步塊時使用循環(huán)cas釋放鎖。由此可見，cas在java鎖實(shí)現(xiàn)中的重要地位。

但是我們也要明白 cas 也有自己的弊端，如ABA問題，循環(huán)時間長時開銷很大；

基于cas，java中實(shí)現(xiàn)多個常用的原子操作，一般以 AtomicXXX 命名，在需要強(qiáng)一致性多線程操作場景，可以派上用場。

總結(jié)

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