一、缓存行

缓存行：从缓存中读取数据是按照一块来读取的，这一块叫做缓存行，64字节大小
缓存一致性协议：当两个数位于同一个缓存行时，有两个线程需要同时读取了缓存行中的数据后进行修改，需要和另一个线程的数据保存一致

可以通过在数据前后补充空数据来保证两个数据不在同一个缓存行，来避免反复进行缓存一致性（jdk1.7中LinkedBlockingQueue就用了此方式）

jdk1.8中，可以通过@Contended来保证数据自己在一个缓存行中，          需要在jvm运行参数中加  -XX:RestrictContended

缓存一致性协议根据不同cpu有不同实现，intel的cpu的缓存一致性协议是MESI

M：Modified

E:Exclusive

S: Shared

I: Invalid 

二、乱序

1. 为什么会出现乱序

为了提高效率

2. 乱序的存在条件

不影响单线程的最终一致性（as if serial）

指令重排可能会导致对象逃逸（不要在构造方法中启动线程）

3. 对象在内存中的存储布局

 对象的大小是8字节的倍数，如果前面三个占用10字节，最后的padding需要加6字节对齐

markword占8字节

class pointer默认压缩，占用4字节

instance data默认压缩

对象头包含markword和class pointer

4. hanppens-before 原则

JVM规定重排序必须要遵循的规则

5. 内存屏障

使用内存屏障阻止乱序执行

内存屏障是特殊指令：看到这种指令，前面的必须执行完，后面的才能执行

intel的cpu的屏障指令：lfence（load 读）、sfence（store 写）、mfence（读写）

6. jvm中的内存屏障

LoadLoadBarrier、LoadStoreBarrier、StoreLoadBarrier、StoreStoreBarrier

7. volatile怎么实现禁止指令重排序

在volatile写操作前面加StoreStoreBarrier，后面加StoreLoadBarrier

在volatile读操作前面加LoadLoadBarrier、后面加LoadStoreBarrier

volatile在hotspot中的实现是通过 lock addl指令

三、原子性

1. 概念

不能被打断的操作，需要作为一个整体执行的操作，叫做原子操作

2. 上锁的本质

把并发编程序列化

3. 实现

通过乐观锁和悲观锁来保证线程的原子性

乐观锁：认为这个操作不会被别的线程打断，使用cas操作

悲观锁：认为这个操作会被别的线程打断，synchronized就是悲观锁

4. CAS：compare and swap

假设要给a + 1，先读取到a，然后把a值+1，再去跟一开始读取的a进行比较，如果此时读取到的a跟原来的一样，就给a替换成新值，否则，重新读取a再进行操作

ABA问题，如果比较的a跟之前一样，但是中间可能已经发生了改变，只是又变回原来的值了

解决ABA问题，加version

CAS操作本身要保证原子性，要不然中间可能会出问题

AtomicInteger可以实现原子性，通过CAS操作，在汇编指令上通过lock cmpxchg实现

5. 选择乐观锁还是悲观锁

临界区执行时间较长，等待线程较多，使用悲观锁

临界区执行时间短，等待线程较少，使用乐观锁

四、synchronized

用户态：只能执行部分指令

内核态：所有指令都可以执行

jvm工作在用户态，synchronized重量级锁要通过操作系统才能申请到 

1. markword

 根据最后两位判断，

如果是00，表示轻量级锁

如果是10，表示重量级锁

如果是01，需要根据倒数第三位来判断，如果倒数第三位是0，表示无锁（刚刚new出来）；如果是1，表示偏向锁

偏向锁和轻量级锁是用户空间的完成

重量级锁需要向内核申请

2. 重入次数

synchronized是可重入锁，需要记录重入次数

偏向锁和轻量级锁的重入次数记录在线程栈中，LockRecord+1

重量级锁记录在ObjectMonitor上

3. 锁升级

 

jvm刚启动时，默认不开启偏向锁，默认4秒后开启偏向锁（可以通过参数设置）。

刚启动就开启偏向锁的对象没有偏向，所以就称为匿名偏向。

匿名偏向对象升级的时候升级为偏向锁，偏向锁升级的时候升级为轻量级锁

没有偏向的对象会直接升级为轻量级锁

当第一个来申请锁的对象会把自己的线程id放入markword中，称为偏向锁

当好几个对象都来申请锁的时候，会通过CAS自旋（在线程栈中写入LockRecord）来升级为轻量级锁

jdk1.4中通过自旋次数，占用cpu数来决定升级为重量级锁，1.6及以后，自适应升级重量级锁