线程安全性

原子性：synchornized、AtomicXXX、Lock

原子性是指汇编指令不可拆分的，如同数据库中的事务，要么全部成功，要么全部失败一样

可见性：synchornized、volatile
有序性：synchornized、volatile

java中的同步锁synchronized

synchronized锁范围有实例级别和class级别.

public static int i = 0;
public void increment() {
    // 
    synchronized (this) {
        i++;
    }
    // 修饰class级别的，静态方法也是JVM中唯一的，所以这个和静态方法一样
    synchronized (Demo1.class) {
        i++;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Demo1 demo1 = new Demo1();
    Demo1 demo2 = new Demo1();
    // 修饰实例类级别的锁
    synchronized (demo1) {
        System.out.println("这个是demo1持有的锁");
    }
    synchronized (demo2) {
        System.out.println("这个是demo2持有的锁");
    }
}

作用范围

修饰实例方法
静态方法
修饰代码块

对象和锁标记存储的关系

锁的标记或者锁的竞争依赖于对象。影响锁的作用范围，本质上就是对象的生命周期。

而锁标记会存储在对象头中。

InstanceOOP

An InstanceOOP is an instance of a java class.

这里需要对JVM有一定的了解，顺便附上JVM的官网链接

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html

What is java stack? 
Each Java Virtual Machine thread has a private Java Virtual Machine stack, created at the same time as the thread. A Java Virtual Machine stack stores frames (§2.6). A Java Virtual Machine stack is analogous to the stack of a conventional language such as C: it holds local variables and partial results, and plays a part in method invocation and return. Because the Java Virtual Machine stack is never manipulated directly except to push and pop frames, frames may be heap allocated. The memory for a Java Virtual Machine stack does not need to be contiguous.

在这里插入图片描述

Demo1.class，经过类加载后，进入到JVM的元空间的方法区，存储类信息，会产生一个java.lang.Class实例，而这个实例则存在堆里边。

// 获取Hello类的InstanceKlazz
Clazz clazz = Hello.class;
// 获取到Hello类的实例，在堆内存的实例中，会有一个元数据指针，指向了方法区里边的Hello.class
Hello h = new Hello();

markOOP

锁主要存在四中状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态，他们会随着竞

争的激烈而逐渐升级。

在这里插入图片描述

在jdk1.6之前，synchronized是重量级锁。带有线程的阻塞和唤醒的锁，我们称为重量级锁。这个动作会涉及到内核态的切换，内核态的切换会涉及到CPU的指令，就会有时间片切换的问题，带来一定的性能开销；为了去减少这种开销，synchronized在这里做了优化，在能不阻塞的情况下，去竞争到锁资源。

偏向锁

数据安全性和性能的平衡

轻量级锁

属于一种自旋锁，带有自适应重试机制，会带来CPU资源的浪费，但相对于重量级锁，会有一定的性能平衡。

重量级锁

带有线程的阻塞和唤醒的锁，我们称为重量级锁。

锁的升级

在这里插入图片描述

CPU上下文切换

CPU时间片切换会带来一些性能损失，主要是因为

CPU寄存器和执行位置的保存
多CPU之间的缓存数据

CAS

compareAndSwap

ABA问题：增加version去判断

线程可见性、有序性

硬件、操作系统(线程)、编译器(优化)会导致线程安全问题.

程序寄存器、L1 Cache/L2 Cache/L3 Cache(CPU多级缓存)、

而增加CPU高速缓存这个优化也会带来缓存一致性问题。缓存不一致就会带来可见性问题。

解决缓存一致性问题的方案有 MESI协议

volatile关键字

可以避免编译器优化，以及解决CPU缓存不一致的问题，从而达到可见性。

另外volatile也可以解决有序性的问题。

线程可见性规则之Happens-Before原则的定义

程序次序规则（Program Order Rule）：在一个线程内，按照控制流顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。
管程锁定规则（Monitor Lock Rule）：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。
volatile变量规则（Volatile Variable Rule）：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。
线程启动规则（Thread Start Rule）：Thread对象start()方法先行发生于此线程的每一个动作。
线程终止规则（Thread Termination Rule）：线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法和Thread.isAlive()的返回值等手段检测线程是否已经终止执行。
线程中断规则（Thread Interruption Rule）：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中断发生。
对象终结规则（Finalizer Rule）：一个对象的初始化完成（构造函数结束）先行发生于它的finalize()方法的开始。
传递性（Transitivity）：如果操作A先行发生于操作B，操作B先行发生于操作C，那就可以得出操作A先行发生于操作C的结论。