共享鎖（S鎖）

又稱為讀鎖，可以查看但無法修改和刪除的一種數(shù)據(jù)鎖。如果事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)A加上共享鎖后，則其他事務(wù)只能對(duì)A再加共享鎖，不能加排它鎖。獲準(zhǔn)共享鎖的事務(wù)只能讀數(shù)據(jù)，不能修改數(shù)據(jù)。 共享鎖下其它用戶可以并發(fā)讀取，查詢數(shù)據(jù)。但不能修改，增加，刪除數(shù)據(jù)。資源共享.

排它鎖（X鎖）

又稱為寫鎖、獨(dú)占鎖，若事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務(wù)都不能再對(duì)A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖。這就保證了其他事務(wù)在T釋放A上的鎖之前不能再讀取和修改A

互斥鎖

在編程中，引入了對(duì)象互斥鎖的概念，來保證共享數(shù)據(jù)操作的完整性。每個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)于一個(gè)可稱為" 互斥鎖" 的標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記用來保證在任一時(shí)刻，只能有一個(gè)線程訪問該對(duì)象。

悲觀鎖

總是假設(shè)最壞的情況，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改，所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖，這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)阻塞直到它拿到鎖。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖。再比如Java里面的同步原語synchronized關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)也是悲觀鎖。

樂觀鎖

顧名思義，就是很樂觀，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改，所以不會(huì)上鎖，但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù)，可以使用版本號(hào)等機(jī)制。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型，這樣可以提高吞吐量，像數(shù)據(jù)庫(kù)提供的類似于write_condition機(jī)制，其實(shí)都是提供的樂觀鎖。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。

行級(jí)鎖

行級(jí)鎖是 MySQL 中鎖定粒度最細(xì)的一種鎖，表示只針對(duì)當(dāng)前操作的行進(jìn)行加鎖。行級(jí)鎖能大大減少數(shù)據(jù)庫(kù)操作的沖突，其加鎖粒度最小，但加鎖的開銷也最大。行級(jí)鎖分為共享鎖和排他鎖。開銷大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低，并發(fā)度也最高。

表級(jí)鎖

表級(jí)鎖是 MySQL 中鎖定粒度最大的一種鎖，表示對(duì)當(dāng)前操作的整張表加鎖，它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，資源消耗較少，被大部分 MySQL 引擎支持。最常使用的 MyISAM 與 InnoDB 都支持表級(jí)鎖定。表級(jí)鎖定分為表共享讀鎖（共享鎖）與表獨(dú)占寫鎖（排他鎖）。開銷小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度大，發(fā)出鎖沖突的概率最高，并發(fā)度最低。

頁級(jí)鎖

頁級(jí)鎖是 MySQL 中鎖定粒度介于行級(jí)鎖和表級(jí)鎖中間的一種鎖。表級(jí)鎖速度快，但沖突多，行級(jí)沖突少，但速度慢。因此，采取了折衷的頁級(jí)鎖，一次鎖定相鄰的一組記錄。BDB 支持頁級(jí)鎖。開銷和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般。

丟失修改

指事務(wù)1和事務(wù)2同時(shí)讀入相同的數(shù)據(jù)并進(jìn)行修改，事務(wù)2提交的結(jié)果破壞了事務(wù)1提交的結(jié)果，導(dǎo)致事務(wù)1進(jìn)行的修改丟失。

事務(wù)

不可重復(fù)讀

一個(gè)事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間，再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變、或某些記錄已經(jīng)被刪除了！

讀臟數(shù)據(jù)

事務(wù)T1修改某一數(shù)據(jù)，并將其寫回磁盤，事務(wù)T2讀取同一數(shù)據(jù)后，T1由于某種原因被撤消，這時(shí)T1已修改過的數(shù)據(jù)恢復(fù)原值，T2讀到的數(shù)據(jù)就與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不一致，則T2讀到的數(shù)據(jù)就為"臟"數(shù)據(jù)，即不正確的數(shù)據(jù)。

死鎖

兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，由于競(jìng)爭(zhēng)資源或者由于彼此通信而造成的一種阻塞的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進(jìn)下去。此時(shí)稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖，這些永遠(yuǎn)在互相等待的進(jìn)程稱為死鎖進(jìn)程

死鎖四個(gè)產(chǎn)生條件

1）互斥條件

指進(jìn)程對(duì)所分配到的資源進(jìn)行排它性使用，即在一段時(shí)間內(nèi)某資源只由一個(gè)進(jìn)程占用。如果此時(shí)還有其它進(jìn)程請(qǐng)求資源，則請(qǐng)求者只能等待，直至占有資源的進(jìn)程用畢釋放。

2）請(qǐng)求和保持條件

指進(jìn)程已經(jīng)保持至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請(qǐng)求，而該資源已被其它進(jìn)程占有，此時(shí)請(qǐng)求進(jìn)程阻塞，但又對(duì)自己已獲得的其它資源保持不放。

3）不剝奪條件

指進(jìn)程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完時(shí)由自己釋放。

4）環(huán)路等待條件

指在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程——資源的環(huán)形鏈，即進(jìn)程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一個(gè)P1占用的資源；P1正在等待P2占用的資源，……，Pn正在等待已被P0占用的資源。

預(yù)防死鎖打破上述之一的條件。

CAS

CAS(Compare and Swap 比較并交換)是樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式

鎖存在的問題

Java在JDK1.5之前都是靠 synchronized關(guān)鍵字保證同步的，這種通過使用一致的鎖定協(xié)議來協(xié)調(diào)對(duì)共享狀態(tài)的訪問，可以確保無論哪個(gè)線程持有共享變量的鎖，都采用獨(dú)占的方式來訪問這些變量。這就是一種獨(dú)占鎖，獨(dú)占鎖其實(shí)就是一種悲觀鎖，所以可以說 synchronized 是悲觀鎖。

悲觀鎖機(jī)制存在以下問題

在多線程競(jìng)爭(zhēng)下，加鎖、釋放鎖會(huì)導(dǎo)致比較多的上下文切換和調(diào)度延時(shí)，引起性能問題。

一個(gè)線程持有鎖會(huì)導(dǎo)致其它所有需要此鎖的線程掛起。

如果一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的線程等待一個(gè)優(yōu)先級(jí)低的線程釋放鎖會(huì)導(dǎo)致優(yōu)先級(jí)倒置，引起性能風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)比于悲觀鎖的這些問題，另一個(gè)更加有效的鎖就是樂觀鎖。其實(shí)樂觀鎖就是：每次不加鎖而是假設(shè)沒有并發(fā)沖突而去完成某項(xiàng)操作，如果因?yàn)椴l(fā)沖突失敗就重試，直到成功為止。

樂觀鎖

其實(shí)就是一種思想。相對(duì)悲觀鎖而言，樂觀鎖假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)產(chǎn)生并發(fā)沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生并發(fā)沖突進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)并發(fā)沖突了，則返回用戶錯(cuò)誤的信息，讓用戶決定如何去做。上面提到的樂觀鎖的概念中其實(shí)已經(jīng)闡述了它的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：主要就是兩個(gè)步驟：**沖突檢測(cè)和數(shù)據(jù)更新。**其實(shí)現(xiàn)方式有一種比較典型的就是 Compare and Swap ( CAS )。

CAS介紹

CAS是樂觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。

CAS 操作中包含三個(gè)操作數(shù) —— 需要讀寫的內(nèi)存位置（V）、進(jìn)行比較的預(yù)期原值（A）和擬寫入的新值(B)。如果內(nèi)存位置V的值與預(yù)期原值A(chǔ)相匹配，那么處理器會(huì)自動(dòng)將該位置值更新為新值B。否則處理器不做任何操作。無論哪種情況，它都會(huì)在 CAS 指令之前返回該位置的值。（在 CAS 的一些特殊情況下將僅返回 CAS 是否成功，而不提取當(dāng)前值。）

CAS 有效地說明了“ 我認(rèn)為位置 V 應(yīng)該包含值 A；如果包含該值，則將 B 放到這個(gè)位置；否則，不要更改該位置，只告訴我這個(gè)位置現(xiàn)在的值即可。 ”這其實(shí)和樂觀鎖的沖突檢查+數(shù)據(jù)更新的原理是一樣的。

這里再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，樂觀鎖是一種思想。CAS是這種思想的一種實(shí)現(xiàn)方式。

JAVA對(duì)CAS的支持

在JDK1.5 中新增 java.util.concurrent (J.U.C)就是建立在CAS之上的。相對(duì)于 synchronized 這種阻塞算法，CAS是非阻塞算法的一種常見實(shí)現(xiàn)。所以J.U.C在性能上有了很大的提升。

以 java.util.concurrent 中的 AtomicInteger 為例，看一下在不使用鎖的情況下是如何保證線程安全的。主要理解 getAndIncrement 方法，該方法的作用相當(dāng)于 ++i 操作。

1 public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable { 2 private volatile int value; 3 4 public final int get() { 5 return value; 6 } 7 8 public final int getAndIncrement() { 9 for (;;) { 10 int current = get(); 11 int next = current + 1; 12 if (compareAndSet(current, next)) 13 return current; 14 } 15 } 16 17 public final boolean compareAndSet(int expect, int update) { 18 return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); 19 } 20 }

在沒有鎖的機(jī)制下,字段value要借助volatile原語，保證線程間的數(shù)據(jù)是可見性。這樣在獲取變量的值的時(shí)候才能直接讀取。然后來看看 ++i 是怎么做到的。

getAndIncrement 采用了CAS操作，每次從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)然后將此數(shù)據(jù)和 +1 后的結(jié)果進(jìn)行CAS操作，如果成功就返回結(jié)果，否則重試直到成功為止。

而 compareAndSet 利用JNI（Java Native Interface）來完成CPU指令的操作：

1 public final boolean compareAndSet(int expect, int update) { 2 return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update); 3 }　

其中unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);類似如下邏輯：

1 if (this == expect) { 2 this = update 3 return true; 4 } else { 5 return false; 6 }

那么比較this == expect，替換this = update，compareAndSwapInt實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)步驟的原子性呢？

CAS原理

CAS通過調(diào)用JNI的代碼實(shí)現(xiàn)的。而compareAndSwapInt就是借助C來調(diào)用CPU底層指令實(shí)現(xiàn)的。

下面從分析比較常用的CPU（intel x86）來解釋CAS的實(shí)現(xiàn)原理。

下面是sun.misc.Unsafe類的compareAndSwapInt()方法的源代碼：

1 public final native boolean compareAndSwapInt(Object o,long offset,int expected,int x);

可以看到這是個(gè)本地方法調(diào)用。這個(gè)本地方法在JDK中依次調(diào)用的C++代碼為：

1 #define LOCK_IF_MP(mp) __asm cmp mp, 0 \2 __asm je L0 \3 __asm _emit 0xF0 \4 __asm L0:5 6 inline jint Atomic::cmpxchg(jint exchange_value, volatile jint* dest, jint compare_value) {7 // alternative for InterlockedCompareExchange8 int mp = os::is_MP();9 __asm { 10 mov edx, dest 11 mov ecx, exchange_value 12 mov eax, compare_value 13 LOCK_IF_MP(mp) 14 cmpxchg dword ptr [edx], ecx 15 } 16 }

如上面源代碼所示，程序會(huì)根據(jù)當(dāng)前處理器的類型來決定是否為cmpxchg指令添加lock前綴。如果程序是在多處理器上運(yùn)行，就為cmpxchg指令加上lock前綴（lock cmpxchg）。反之，如果程序是在單處理器上運(yùn)行，就省略lock前綴（單處理器自身會(huì)維護(hù)單處理器內(nèi)的順序一致性，不需要lock前綴提供的內(nèi)存屏障效果）。

CAS缺點(diǎn)

ABA問題

CAS看起來很爽，但是會(huì)導(dǎo)致“ABA問題”。

CAS算法實(shí)現(xiàn)一個(gè)重要前提需要取出內(nèi)存中某時(shí)刻的數(shù)據(jù)，而在下時(shí)刻比較并替換，那么在這個(gè)時(shí)間差類會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的變化。

比如說一個(gè)線程one從內(nèi)存位置V中取出A，這時(shí)候另一個(gè)線程two也從內(nèi)存中取出A，并且two進(jìn)行了一些操作變成了B，然后two又將V位置的數(shù)據(jù)變成A，這時(shí)候線程one進(jìn)行CAS操作發(fā)現(xiàn)內(nèi)存中仍然是A，然后one操作成功。盡管線程one的CAS操作成功，但是不代表這個(gè)過程就是沒有問題的。如果鏈表的頭在變化了兩次后恢復(fù)了原值，但是不代表鏈表就沒有變化。因此前面提到的原子操作AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference就很有用了。這允許一對(duì)變化的元素進(jìn)行原子操作。

在運(yùn)用CAS做Lock-Free操作中有一個(gè)經(jīng)典的ABA問題：

線程1準(zhǔn)備用CAS將變量的值由A替換為B，在此之前，線程2將變量的值由A替換為C，又由C替換為A，然后線程1執(zhí)行CAS時(shí)發(fā)現(xiàn)變量的值仍然為A，所以CAS成功。但實(shí)際上這時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)和最初不同了，盡管CAS成功，但可能存在潛藏的問題，例如下面的例子：

現(xiàn)有一個(gè)用單向鏈表實(shí)現(xiàn)的堆棧，棧頂為A，這時(shí)線程T1已經(jīng)知道A.next為B，然后希望用CAS將棧頂替換為B：

head.compareAndSet(A,B);

在T1執(zhí)行上面這條指令之前，線程T2介入，將A、B出棧，再pushD、C、A，此時(shí)堆棧結(jié)構(gòu)如下圖，而對(duì)象B此時(shí)處于游離狀態(tài)：

此時(shí)輪到線程T1執(zhí)行CAS操作，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)棧頂仍為A，所以CAS成功，棧頂變?yōu)锽，但實(shí)際上B.next為null，所以此時(shí)的情況變?yōu)?#xff1a;

其中堆棧中只有B一個(gè)元素，C和D組成的鏈表不再存在于堆棧中，平白無故就把C、D丟掉了。

以上就是由于ABA問題帶來的隱患，各種樂觀鎖的實(shí)現(xiàn)中通常都會(huì)用版本戳version來對(duì)記錄或?qū)ο髽?biāo)記，避免并發(fā)操作帶來的問題，在Java中，AtomicStampedReference也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)作用，它通過包裝[E,Integer]的元組來對(duì)對(duì)象標(biāo)記版本戳stamp，從而避免ABA問題，例如下面的代碼分別用AtomicInteger和AtomicStampedReference來對(duì)初始值為100的原子整型變量進(jìn)行更新，AtomicInteger會(huì)成功執(zhí)行CAS操作，而加上版本戳的AtomicStampedReference對(duì)于ABA問題會(huì)執(zhí)行CAS失敗：

import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;public class ABA {private static AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(100);private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedRef = new AtomicStampedReference<Integer>(100, 0);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread intT1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {atomicInt.compareAndSet(100, 101);atomicInt.compareAndSet(101, 100);}});Thread intT2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}boolean c3 = atomicInt.compareAndSet(100, 101);System.out.println(c3); //true}});intT1.start();intT2.start();intT1.join();intT2.join();Thread refT1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp()+1);atomicStampedRef.compareAndSet(101, 100, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp()+1);}});Thread refT2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {int stamp = atomicStampedRef.getStamp();System.out.println("before sleep : stamp = " + stamp); // stamp = 0try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("after sleep : stamp = " + atomicStampedRef.getStamp());//stamp = 1boolean c3 = atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, stamp, stamp+1);System.out.println(c3); //false}});refT1.start();refT2.start();}}

循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開銷大

自旋CAS（不成功，就一直循環(huán)執(zhí)行，直到成功）如果長(zhǎng)時(shí)間不成功，會(huì)給CPU帶來非常大的執(zhí)行開銷。如果JVM能支持處理器提供的pause指令那么效率會(huì)有一定的提升，pause指令有兩個(gè)作用，第一它可以延遲流水線執(zhí)行指令（de-pipeline）,使CPU不會(huì)消耗過多的執(zhí)行資源，延遲的時(shí)間取決于具體實(shí)現(xiàn)的版本，在一些處理器上延遲時(shí)間是零。第二它可以避免在退出循環(huán)的時(shí)候因內(nèi)存順序沖突（memory order violation）而引起CPU流水線被清空（CPU pipeline flush），從而提高CPU的執(zhí)行效率。

只能保證一個(gè)共享變量的原子操作

當(dāng)對(duì)一個(gè)共享變量執(zhí)行操作時(shí)，我們可以使用循環(huán)CAS的方式來保證原子操作，但是對(duì)多個(gè)共享變量操作時(shí)，循環(huán)CAS就無法保證操作的原子性，這個(gè)時(shí)候就可以用鎖，或者有一個(gè)取巧的辦法，就是把多個(gè)共享變量合并成一個(gè)共享變量來操作。比如有兩個(gè)共享變量i＝2,j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS來操作ij。從Java1.5開始JDK提供了AtomicReference類來保證引用對(duì)象之間的原子性，你可以把多個(gè)變量放在一個(gè)對(duì)象里來進(jìn)行CAS操作。

CAS與Synchronized的使用情景

1、對(duì)于資源競(jìng)爭(zhēng)較少（線程沖突較輕）的情況，使用synchronized同步鎖進(jìn)行線程阻塞和喚醒切換以及用戶態(tài)內(nèi)核態(tài)間的切換操作額外浪費(fèi)消耗cpu資源；而CAS基于硬件實(shí)現(xiàn)，不需要進(jìn)入內(nèi)核，不需要切換線程，操作自旋幾率較少，因此可以獲得更高的性能。

2、對(duì)于資源競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重（線程沖突嚴(yán)重）的情況，CAS自旋的概率會(huì)比較大，從而浪費(fèi)更多的CPU資源，效率低于synchronized。

補(bǔ)充： synchronized在jdk1.6之后，已經(jīng)改進(jìn)優(yōu)化。synchronized的底層實(shí)現(xiàn)主要依靠Lock-Free的隊(duì)列，基本思路是自旋后阻塞，競(jìng)爭(zhēng)切換后繼續(xù)競(jìng)爭(zhēng)鎖，稍微犧牲了公平性，但獲得了高吞吐量。在線程沖突較少的情況下，可以獲得和CAS類似的性能；而線程沖突嚴(yán)重的情況下，性能遠(yuǎn)高于CAS。

concurrent包的實(shí)現(xiàn)

由于java的CAS同時(shí)具有 volatile 讀和volatile寫的內(nèi)存語義，因此Java線程之間的通信現(xiàn)在有了下面四種方式：

1. A線程寫volatile變量，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量。2. A線程寫volatile變量，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量。3. A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量，隨后B線程用CAS更新這個(gè)volatile變量。4. A線程用CAS更新一個(gè)volatile變量，隨后B線程讀這個(gè)volatile變量。　　　　

Java的CAS會(huì)使用現(xiàn)代處理器上提供的高效機(jī)器級(jí)別原子指令，這些原子指令以原子方式對(duì)內(nèi)存執(zhí)行讀-改-寫操作，這是在多處理器中實(shí)現(xiàn)同步的關(guān)鍵（從本質(zhì)上來說，能夠支持原子性讀-改-寫指令的計(jì)算機(jī)器，是順序計(jì)算圖靈機(jī)的異步等價(jià)機(jī)器，因此任何現(xiàn)代的多處理器都會(huì)去支持某種能對(duì)內(nèi)存執(zhí)行原子性讀-改-寫操作的原子指令）。同時(shí)，volatile變量的讀/寫和CAS可以實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。把這些特性整合在一起，就形成了整個(gè)concurrent包得以實(shí)現(xiàn)的基石。如果我們仔細(xì)分析concurrent包的源代碼實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)通用化的實(shí)現(xiàn)模式：

1. 首先，聲明共享變量為volatile；　　2. 然后，使用CAS的原子條件更新來實(shí)現(xiàn)線程之間的同步；3. 同時(shí)，配合以volatile的讀/寫和CAS所具有的volatile讀和寫的內(nèi)存語義來實(shí)現(xiàn)線程之間的通信。

AQS，非阻塞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和原子變量類（java.util.concurrent.atomic包中的類），這些concurrent包中的基礎(chǔ)類都是使用這種模式來實(shí)現(xiàn)的，而concurrent包中的高層類又是依賴于這些基礎(chǔ)類來實(shí)現(xiàn)的。從整體來看，concurrent包的實(shí)現(xiàn)示意圖如下：

JVM中的CAS（堆中對(duì)象的分配）

Java調(diào)用new object()會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象會(huì)被分配到JVM的堆中。那么這個(gè)對(duì)象到底是怎么在堆中保存的呢？

首先，new object()執(zhí)行的時(shí)候，這個(gè)對(duì)象需要多大的空間，其實(shí)是已經(jīng)確定的，因?yàn)閖ava中的各種數(shù)據(jù)類型，占用多大的空間都是固定的（對(duì)其原理不清楚的請(qǐng)自行Google）。那么接下來的工作就是在堆中找出那么一塊空間用于存放這個(gè)對(duì)象。
在單線程的情況下，一般有兩種分配策略：

指針碰撞：這種一般適用于內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的（內(nèi)存是否規(guī)整取決于內(nèi)存回收策略），分配空間的工作只是將指針像空閑內(nèi)存一側(cè)移動(dòng)對(duì)象大小的距離即可。

空閑列表：這種適用于內(nèi)存非規(guī)整的情況，這種情況下JVM會(huì)維護(hù)一個(gè)內(nèi)存列表，記錄哪些內(nèi)存區(qū)域是空閑的，大小是多少。給對(duì)象分配空間的時(shí)候去空閑列表里查詢到合適的區(qū)域然后進(jìn)行分配即可。

但是JVM不可能一直在單線程狀態(tài)下運(yùn)行，那樣效率太差了。由于再給一個(gè)對(duì)象分配內(nèi)存的時(shí)候不是原子性的操作，至少需要以下幾步：查找空閑列表、分配內(nèi)存、修改空閑列表等等，這是不安全的。解決并發(fā)時(shí)的安全問題也有兩種策略：

CAS：實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配合上失敗重試的方式保證更新操作的原子性，原理和上面講的一樣。

TLAB：如果使用CAS其實(shí)對(duì)性能還是會(huì)有影響的，所以JVM又提出了一種更高級(jí)的優(yōu)化策略：每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖區(qū)（TLAB），線程內(nèi)部需要分配內(nèi)存時(shí)直接在TLAB上分配就行，避免了線程沖突。只有當(dāng)緩沖區(qū)的內(nèi)存用光需要重新分配內(nèi)存的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行CAS操作分配更大的內(nèi)存空間。
虛擬機(jī)是否使用TLAB，可以通過-XX:+/-UseTLAB參數(shù)來進(jìn)行配置（jdk5及以后的版本默認(rèn)是啟用TLAB的）。

總結(jié)

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