多线程与高并发之synchronized与volatile

synchronized

在JDK 1.6之前 使用synchronized时直接向系统申请锁，系统从用户态切换到内核态去申请锁，导致synchronized性能比较差；
在JDK 1.6之后，JAVA对synchronized添加了锁升级来优化申请锁的流程。

偏向锁
系统发现不存在线程竞争时，会使用偏向锁，实际上就是在对象头上标记当前线程的id。

自旋锁(也叫轻量级锁、无锁、乐观锁)
1）当发生线程竞争时，锁会从偏向锁升级为自旋锁
2）但如果一开始就产生了竞争，会直接升级为自旋锁
自旋锁的原理是 CAS(Compare And Swap) 操作，CAS是原子操作，自旋的线程会尝试着去获取值，如果获取到了，就会执行代码逻辑得到新值，再比较之前读到的值和当前的值是否一致，一致的话就把新值写到内存里面；不一致说明值被其他线程修改了，放弃当前修改操作，重新尝试着去获取值，再进行处理、比较、交换操作。

重量级锁
默认自旋锁自旋10次升级为重量级锁，向系统申请锁

锁的使用场景
偏向锁：不会产生竞争的情况下
自旋锁：适合线程数不多并且线程执行时间短
重量级锁：线程数量比多，线程执行时间很长

volatile

volatile保证了变量的线程可见性和禁止指令重排序。

线程可见性
线程A修改了变量，会把值直接写回到主存¹，线程B马上就能读到修改后的值，实现线程可见

禁止指令重排序和 DCL² 单例

问：DCL单例，是否需要加volatile？
答：要

CPU在执行编译后的代码时，为了提升执行效率，在不改变执行结果的前提下，会对代码的顺序进行改变。new 一个对象的步骤大概有3步：
1.申请内存，初始化变量，比如定义了 int a = 6; 这时候a的值是默认值0
2.变量赋值，比如定义了 int a = 6; 这时候才会真正的把6赋值给a
3.实例赋值
使用DCL创建单例对象时，不用volatile修饰对象，可能会导致2、3被重排序，被执行的实际步骤为1、3、2，在高并发的情况下可能会导致两个线程读到的值不一样，产生脏读。

---

1. 主存：内存；每个线程在CPU上会有自己的缓存，内存是共享的 ↩︎

2. DCL(Double Check Lock) 双重检查锁，懒汉式单例使用 ↩︎