1 為什么要加鎖

所先JVM將內存劃分成2個區域

• 主內存：所有線程共享的內存區域，存儲所有的共享變量
• 工作內存：每個線程獨有的內存區域，存儲該線程使用到的共享變量的副本

線程對變量的操作(讀取、賦值)必須在工作內存完成，從主內存讀取變量到工作內存，在對工作內存的變量進行操作，返回主內存。因此，當不同線程同時操作一個變量時，就會出現操作的數據實際值和主內存不一致。

2 需要解決那些問題

2.1 可見性問題 

　　當一個共享變量被其他線程改變值后，其他線程無法立即感知到這個變量的值。

2.2 原子性

　　無法確保對同一個共享變量操作是原子性的。

2.3 有序性

　　操作系統可能對一些操作指令進行重新排序，從而提高運行速度。例如一個對象賦值操作。 A a =  new A()。 單例模式時，會判斷對象是否是空對象，所有要兩次判斷非空

　　原本順序：

　　　　1. 分配內存空間

　　　　2. 初始化對象

　　　　3.  將引用指向內存

　　重排序后順序：

　　　　1. 分配內存空間

3 鎖升級過程

虛擬機對象頭分為兩部分信息：

• 第一部分：用于存儲對象自身運行時數據，32BIts(32位系統)或者64Bits(64位系統)，也稱為Mark Work,  其中有2Bits用來存儲鎖標識。
• 第二部分：用于存儲指向方法區對象類型數據的指針

鎖優化過程：

1. 鎖消除

　　如果不會出現同步問題，java編譯之后，就會忽略同步

2. 偏向鎖(只記錄該線程ID)

　　偏向鎖就是在無競爭(只有一個線程)的情況下把整個同步都消除。當鎖對象第一次被線程獲取的時候，虛擬機將對象頭中的標志位設位01，偏向模式。同時使用CAS把獲取到這個鎖的線程ID記錄在對象的Mark Word之中，如果CAS操作成功，以后該線程在進入時，都不需要在進行相關的鎖操作。

3. 輕量級鎖(一個一個來， 很慢， 不會有競爭， 能更換成功)

　　在無競爭的情況下使用CAS消除數據在同步使用的互斥量。CAS將對象的MarkWord更新為指向Lock Record(線程堆棧，用于存儲MarkWord的拷貝)的指針，如果更新成功，將對象頭Mark Word里面的鎖標志位更新成00。

4. 鎖粗化

　　如果一個代碼快有特別多的同步，虛擬機就會執行鎖粗化，因為其實對多個對象加鎖其實比一個對象加鎖開銷大的很多，雖然可能每個線程等待的時間會少點。

5. 自旋鎖和自適應自旋

       當獲取不到鎖時，不在掛起，而是讓他進行自旋等待。自旋等待次數通過-XX:PreBlockSpin來改變。jdk1.6引入自適應自旋鎖。自適應意味著自旋的時間不在固定，根據任務執行的長短來決定自旋等待時常。

5. 鎖的公平性

• 公平鎖：先請求的線程先獲得鎖，后請求的線程進入等待隊列排隊，直到前面的線程釋放鎖后再依次獲取
• 非公平鎖：新請求鎖的線程先嘗試拿鎖，如果拿到直接獲取到鎖，而無需排隊等待，即使等待隊列中已有線程在排隊。

4 常見鎖類型

2.1 Synchronized

synchronized 能解決資源的原子性、可見性和有序性。底層實現依賴JVM的鎖機制和對象頭結構。JVM層面的鎖，自動加鎖和釋放鎖，非公平鎖，設計到鎖升級。

public class SynchronizedDemo {

    int i = 0;

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedDemo synchronizedDemo = new SynchronizedDemo();
        synchronizedDemo.init1();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(synchronizedDemo.i);
    }

    public void init1() {
        Thread[] threads = new Thread[100];
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            threads[i] = new Thread(this::fun1);
            threads[i].start();
        }

    }

    /**
     * 方法上鎖
     */
    synchronized void fun1() {
        i++;
    }
}

2.2 ReentranLock