JAVA代碼在編譯後會變成字節碼，字節碼被類加載器加載到JVM中，JVM執行字節碼，最終需要轉化爲彙編指令在CPU上執行，JAVA中所使用的併發機制依賴於JVM的實現和CPU的指令。
->參考《JAVA併發編程的藝術》
1.volatile的應用
volatile是輕量級的synchronized，它只是用來保證共享變量的可見性，不能保證操縱的原子性。
【引申】–>volatile如何實現內存可見性？
- 深入的說，通過加入內存屏障和禁止重排序優化實現的。
- 對volatile變量執行寫操作時，會在寫操作後加入一條store屏障指令。
- 對volatile變量執行讀操作時，會在讀操作前加入一條load屏障指令。
1.1—volatile保證共享變量可見性
有volatile修飾的變量進行寫操作的時候會多出一行彙編代碼，該行代碼會有一個lock指令。
volatile的兩條實現原則：
①： Lock前綴指令會引起處理器緩存會寫到內存（使處理器獨佔任何共享內存）。
②：一個處理器的緩存回寫會導致其他處理器的緩存無效。
2.synchronized的實現原理和應用
⑴ synchronized實現同步的基礎：
①:對於普通方法，鎖是當前實例對象。
②：對於靜態同步方法，鎖是class對象。
③：同步方法塊，鎖是synchronized後面括號裏的對象。
⑵ JVM規範中的實現原理
JVM基於進入和退出Monitor對象實現方法同步和代碼塊的同步。
⑶Mark Word標記位
synchronized用到的鎖是放在JAVA對象頭裏面的，其中有個Mark Word來存儲對象的hashcode、分代年齡和鎖標記位，其中鎖標記位會產生變化，對應的不同的標記，我們的鎖有3種：輕量級鎖、重量級鎖、偏向鎖。
⑷鎖的升級與對比
從SE 1.6開始，鎖一共有四種狀態：無鎖狀態、偏向鎖狀態、輕量級鎖狀態、重量級鎖狀態。
①：偏向鎖
引入原因：大多數情況下，鎖僅有某一線程多次獲得，爲了使獲得鎖的代價更低而引入偏向鎖。
偏向鎖的設置：當某一線程訪問同步塊時，會在對象頭和棧幀中的瑣記錄裏存儲鎖偏向的線程ID，以後該線程在進入該同步塊的時候，不需要再次使用CAS原子操作進行加鎖和解鎖，只需要簡單的測試一下對象頭中的Mark Word是否存在指向當前線程的偏向鎖。如果測試成功，則表示獲得鎖，否則檢測是否設置有偏向鎖，如果沒有，則使用CAS競爭鎖，否則偏向鎖指向該線程。
偏向鎖的關閉：在6和7中是默認採用的，可以通過JVM參數關閉：UseBiaseLocking=false，此時程序進入輕量級鎖的狀態。
②：輕量級鎖
加鎖：線程執行同步塊之前，會在線程私有的棧幀中開闢用於存儲鎖記錄的空間，稱爲Displaced Mark Word。然後線程嘗試將對象Mark Word的替換爲指向Displaced Mark Word記錄的指針，如果成功，那麼當前線程獲得鎖，如果失敗，那麼使用自旋獲得鎖。
何爲自旋？
輕量級鎖解鎖： 使用原子的CAS操作將Displaced Mark Word 替換回對象頭，如果成功，表示沒有競爭發生，否則，說明當前鎖存在競爭（從上圖可以看出，競爭鎖的線程一直在嘗試修改Mark Word，這肯定存在競爭），鎖就會膨脹成重量級的鎖。
因爲自旋會消耗CPU，爲了避免太多無用的自旋，一旦鎖膨脹成重量級的鎖，便不會再恢復到輕量級的鎖的狀態。當鎖處於這個狀態下，其他線程試圖獲取鎖時就被阻塞住。當鎖釋放時再喚醒這些線程。此時醒來的線程就會進行一輪新的競爭。
三種鎖的比較：
| 鎖 | 優點 | 缺點 | 使用場景 |
|---|---|---|---|
| 偏向鎖 | 加鎖和解鎖不需要額外的消耗，和執行非同步方法之間存在納秒級的差距 | 線程間存在鎖的競爭，會帶來額外的鎖撤銷的消耗 | 適用於只有一個線程訪問同步塊的場景 |
| 輕量級鎖 | 競爭的線程不會阻塞，提高程序的響應速度 | 自旋消耗CPU | 追求響應時間，同步塊執行速度快 |
| 重量級鎖 | 線程競爭不使用自旋，不消耗CPU | 線程阻塞，響應時間慢 | 追求吞吐量，同步塊執行速度較長 |
3.原子操作的實現原理
⑴處理器實現原子操作的機制：
第一機制：總線鎖（聲言Lock信號）
第二機制共享緩存鎖（修改內存地址，緩存一致性機制：阻止同時修改由2個以上的處理器緩存的內存區域數據）。
⑵JAVA實現原子操作的機制
第一個是循環CAS：JVM中的CAS操縱是利用了處理器提供的CMPXCHG指令實現的。自旋CAS的基本思路是循環進行CAS操作，直到CAS操作成功了爲止。
⑶使用鎖機制實現原子操作
鎖機制保證只有獲得鎖的線程才能夠操作鎖定的內存區域。注意：除了偏向鎖，JVM實現鎖的方式都用了循環CAS操作（使用循環CAS獲取鎖，使用循環CAS釋放鎖）。