java并发机制

java并发机制底层实现原理：

多线程并不一定就快，因为线程之间切换是有上下文切换的时间的。
死锁：两个线程互相等待对方的所持有资源释放就会造成死锁。

Volatile:

Volatile并不能完全解决并发问题，比如有一个volatile的变量i，当a，b两个线程都读到了i的初始值是1，a线程进行加1操作然后回写主内存，变量变为2了，其他线程读取的时候就不会读取自己缓存的了，但是b线程现在可能也已经修改完了，也准备回写了，这时候回写的还是2。

这是volatile不适用的场景。

Volatile是有可见性的，就是当一个线程改变这个值以后，回写到主内存以后，其他线程再要操作这个变量的时候一定要从主内存中再次读取。具体实现是有通过锁总线实现的，但是锁总线开销太大，因为总线一旦被锁，cpu就不能与内存交互了。所以大多会通过缓存机制搞定，（如果这个变量不在缓存中就没办法了，就锁总线了）。当变量被修改并回写之后，根据缓存一致性，其他处理器的缓存会嗅探总线传过来的信息，如果值变了，那么所有对该变量的操作全部要重新取值，不能用线程中的副本了。

那什么时候使用volatile呢？像这种情况：

volatile boolean shutdownRequested;
...
public void shutdown(){
    shutdownRequested = true;
}
public void doWork(){
    while (!shutdownRequested){
        // do stuff
    }
}

         想要做dowork方法时，能马上通过shutdown方法去改变状态值，从而决定是否走dowork里面的逻辑。

Synchronized：

• 重量级”锁，但是有了偏向锁和轻量级锁之后有时候也还好。
• 对于普通同步方法，锁的是当前实例对象；
• 对于普通静态同步方法，锁的是当前类的Class对象；
• 对于同步方法块，锁的是括号里面的对象；
• 锁有四种状态：从低到高依次是：无锁状态、偏向锁、轻量锁、重量锁。锁会升级但不会降级。

偏向锁：

大多数情况下不存在多线程竞争，而且锁还总是由同一个线程多次获得。所以为了减少加锁解锁的时间而引入偏向锁的概念。偏向锁的加锁：当一个线程访问同步块获取锁的时候，会在对象头的markword的记录线程ID，以后该线程再进入的时候就看markword里有没有线程ID，如果有就表示可以执行同步代码块了。偏向锁的撤销：当有其他线程竞争的时候才会撤销偏向锁，其他线程开始竞争的时候，持有锁的线程会在全局安全点（safe point）解锁，就是将markword里面的线程ID标识清空，这样其他线程就可以来使用了。偏向锁的升级：当有其他线程竞争的时候，在全局安全点的时候先暂停持锁线程，看该线程是否存活，如果挂了，那就设置成无锁状态，重新偏向；如果还存活，则检查线程的操作栈里是否还需要该锁，如果不需要则把markword清空，可以重新偏向，如果需要则升级为轻量级锁。

轻量级锁：

• 加锁：线程执行同步块之前，JVM会先在当前线程中创建一个新的空间，把对象头中的markword复制到刚创建的空间里，然后线程尝试CAS去修改对象头中的markword为指向锁记录的指针，如果成功就获取到锁，执行同步块，如果失败，则通过自旋来获取锁。

• 解锁：将刚才复制的原来的markword通过CAS操作修改回markword。如果有其他锁竞争资源可能会变成重量级锁。

• 升级：当另一个线程自旋一定次数以后会升级成重量级锁；当一个线程持有锁，另一个线程竞争，又来一个，这时候也会升级成重量级锁。

锁的优缺点对比、适用场景：

• 偏向锁：不需要加锁解锁的时间消耗；如果有线程竞争会有额外锁撤销全局暂停的时间消耗；适用于只有一个线程访问同步块，没有线程竞争的情况。

• 轻量锁：提高程序响应速度（自旋，当释放锁的时候立即拿到）；如果长时间拿不到会消耗cpu；适用于追求响应时间的，没有过多线程同时请求。

• 重量锁：不自旋，节省cpu；线程等待，响应时间慢；追求吞吐量的，同步块里执行时间较长。