java代码在编译后都会编程java字节码，字节码被类加载器加载到jvm里，jvm执行字节码，最终需要转化为汇编指令在CPU上执行，java中所使用的并发机制依赖于jvm的实现和CPU的指令。
2.1 volatile的应用
在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要角色，volatile是轻量级的synchronized，他在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思就是当一个线程修改了一个共享变量时，另一个线程能读到这个线程修改的值。如果volatile变量修饰符使用的恰当的话，他比synchronized的使用和执行成本更低。因为他不会引起线程的上下文的切换和调度。
2.1.1volatile的定义实现原理
java语言规范第3版中对volatile的定义如下：java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致性的更新，线程应该确保通过排他锁单独获取这个变量。
java语言提供了volatile，在某些情况下比锁要更加方便，如果一个字段被声明成volatile，java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。
CPU的术语定义
volatile是如何来保证内存的可见性？
instance= new Singleton()； //instance是volatile变量
转变成汇编代码
。。。。
有volatile变量修饰的共享变量进行写操作的时候，或多出Lock前缀指令，会引发两件事
1.将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存
2.这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效
为了提高处理速度，处理器是不会直接和内存进行通信的，而是现将系统内存的数据读取的内部缓存中后在进行操作，但操作完不知道何时会写到内存。如果对声明了volatile的变量进行写操作，jvm就会向处理器发送一条lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存，再多处理器下，为了保证各个处理器缓存是一致的，就会实现缓存的一致性协议，每个处理器通过嗅探总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将自己处理器的缓存行设置成无效状态，当处理器对这个数据进行修改的时候，会重现从系统内存把数据读到处理器缓存中
volatile的两条实现原则
1.Lock前缀指令会引起处理器缓存回到内存（缓存锁定）
2.一个处理器的缓存回写到内存会导致其他处理器的缓存无效。
2.1.2 volatile的使用优化
jdk的并发里新增一个队列集合类Linked-TransferQueue，在他使用volatile变量时，用一种追加字节的方式来优化队列出队和入队的性能
2.2 synchronized 的实现原理和应用
Java的每一个对象都可以作为锁，当一个线程访问时，首先要获取锁对象，退出代码块或抛出异常时才会释放锁。
常见的三种用法：
普通方法，
静态方法
同步代码块
普通方法和静态方法实现锁 是通过ACC_SYNCHRONIZED标志，同步代码块通过MonitorEnter和MoniterExit指令实现的，在编译代码的过程中将MonitorEnter指令插入到开始的位置。MoniterExit指令被插入到代码结束和抛出异常的位置
2.2.1 java对象头
2.2.2锁的升级与对比
java se1.6为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”，锁一共有4种状态从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不可以降级。锁升级不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。
1、偏向锁
大多情况下，锁不仅不存在多线程竞争，而且总是由同一线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。当一个线程访问同步 代码块并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录中存储锁偏向的线程ID，以后该线程就进入和退出同步代码块时不需要进行CAS 操作来加锁或解锁，只需简单的测试一下对象头的Mark word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功，表示线程已经获得了锁。如果测试失败，则需要在测试一下Mark word中偏向锁的标识是否设置成1 （表示当前是偏向锁）：如果没有设置，则使用CAS竞争锁；如果设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程。
（1）偏向锁的撤销
偏向锁使用了一种等到竞争出现才会释放锁的机制，所有当前线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上又没执行的字节码）。他会首先暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否活着，如果线程不处于活动状态，则将对象头设置为无锁状态，如果线程仍然存活，拥有偏向锁的栈会被执行，遍历偏向锁对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程，要么恢复到无锁状态或者标记对象不适合作为偏向锁，最后唤醒暂停的线程；
（2）偏向锁的关闭
偏向锁1.6和1.7默认是开启的，在程序启动几秒后才激活，有必要可以使用jvm参数来关闭延迟 -XX：BiasedLockingStartupDelay=0。如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态，可以通过jvm参数来关闭偏向锁 -XX:-UswBiaseLocking=false,那么程序默认进入轻量级锁的状态。
2.轻量级锁
（1）轻量级锁加锁
线程在执行同步代码块之前，jvm会先当前线程的栈帧中穿建用于存储锁记录的空间，并将对象头中的Mard Word复制到锁记录中，官方称为Displaced Mark Word。然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mard Word替换为指向锁记录的指针。如果成功，当前线程获得锁，如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁。
（2）轻量级解锁
轻量级锁解锁时，会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头，如果成功，则表示没有竞争发生，如果失败，表示当前锁存在竞争锁就会膨胀成重量级锁
因为自旋会消耗CPU，为了避免无用的自旋（比如获得锁的线程被阻塞住了），一旦锁升级成重量级锁，就不会在恢复到轻量级锁状态。当所处于这个状态下，其他线程试图获取锁时，都会被阻塞住，当持有所得线程释放锁之后唤醒这些线程，被唤醒的线程就会进行新一轮的夺锁之争。
3.锁的优缺点对比
2.2.3 原子操作的实现原理
原子（atomic）本意是“不能被进一步分割的最小粒子”，而原子操作（atomic operation）本意为“不可被中断的一个或一系列操作”。再多处理器上实现原子操作就变得有点复杂
1.术语定义
2.处理器如何实现原子操作
1.使用总线锁保证原子性
2.使用缓存锁保证原子性
有两个操作不会使用缓存锁
当操作数据不能被缓存的处理器内部，或操作的数据跨多个缓存行时 处理器会调用总线锁
有些处理器不支持缓存锁