一，synchronized详解
这个关键字大家想必是相当熟悉了，它是一个比较重量级的锁，主要有两层含义，一个是互斥性，一个是可见性。三种用法：1，修饰普通方法2，修饰静态方法3，修饰代码块
这里有一点需要注意，普通方法要拿到当前实例的锁，静态方法要拿到当前class对象的锁。
重点来了！！！
synchronized实现原理！！！
（这块内容晦涩难懂，主要是参考的这篇博文https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483）
java虚拟机中的同步是基于Monitor对象实现的。其中同步代码块通过指令monitorenter和monitorexit来实现。同步方法是由方法调用指令读取ACC_SYNCHRONIZED 标志来实现的。
jvm中，对象在内存中的布局如下
这里只讲一下对象头：它是实现synchronized对象锁的基础。jvm中采用两个字来存储对象头，MarkWord和Class Metadata Address。
MarkWord：存储对象的hashCode和锁信息等
Class Metadata Address：类型指针指向对象的类元数据，JVM通过这个指针确定该对象是哪个类的实例。
其中Mark Word在默认情况下存储着对象的HashCode、分代年龄、锁标记位等。
重点！！重量级锁的锁标记位为10，指针指向的是monitor对象的起始地址。每个对象都有一个monitor与之关联，当一个monitor被一个线程持有后，它就处于锁定状态。在java虚拟机中，monitor是由ObjectMonitor实现的。其主要结构如下
ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0; //记录个数
_waiters = 0,
_recursions = 0;
_object = NULL;
_owner = NULL;
_WaitSet = NULL; //处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; //处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
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ObjectMonitor有两个队列_WaitSet 和 _EntryList。当多个线程同时访问一段代码时，首先会进入_EntryList。当线程获取到对象的monitor 后进入 _Owner 区域并把monitor中的owner变量设置为当前线程同时monitor中的计数器count加1，若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null，count自减1，同时该线程进入 WaitSe t集合中等待被唤醒。若当前线程执行完毕也将释放monitor(锁)并复位变量的值，以便其他线程进入获取monitor(锁)。
接下来再简单说一下同步代码块的原理！！！（重要）
monitorenter指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit指令则指明同步代码块的结束位置，当执行monitorenter指令时，当前线程将试图获取 objectref(即对象锁) 所对应的 monitor 的持有权，当 objectref 的 monitor 的进入计数器为 0，那线程可以成功取得 monitor，并将计数器值设置为 1，取锁成功。如果当前线程已经拥有 objectref 的 monitor 的持有权，那它可以重入这个 monitor重入时计数器的值也会加 1。倘若其他线程已经拥有 objectref 的 monitor 的所有权，那当前线程将被阻塞，直到正在执行线程执行完毕，即monitorexit指令被执行，执行线程将释放 monitor(锁)并设置计数器值为0 ，其他线程将有机会持有 monitor 。
monitorenter //进入同步方法
//..........省略其他
monitorexit //退出同步方法
同步方法的原理
方法级的同步，无需通过字节码指令来控制。jvm可以从方法常量池的方法表结构中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否同步方法。当方法调用时，调用指令将会 检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先持有monitor（虚拟机规范中用的是管程一词）， 然后再执行方法，最后再方法完成(无论是正常完成还是非正常完成)时释放monitor。在方法执行期间，执行线程持有了monitor，其他任何线程都无法再获得同一个monitor。如果一个同步方法执行期间抛 出了异常，并且在方法内部无法处理此异常，那这个同步方法所持有的monitor将在异常抛到同步方法之外时自动释放。
偏向锁
如果一个线程线程获得了锁，那么锁就进入偏向模式，此时Mark Word的结构也变为偏向锁结构。当这个线程再次请求锁时，无需再做任何同步操作，即获取锁的过程，这样就省去了大量有关锁申请的操作所以，对于没有锁竞争的场合，偏向锁有很好的优化效果，毕竟极有可能连续多次是同一个线程申请相同的锁。但是对于锁竞争比较激烈的场合，偏向锁就失效了，因为这样场合极有可能每次申请锁的线程都是不相同的，因此这种场合下不应该使用偏向锁，否则会得不偿失，需要注意的是，偏向锁失败后，并不会立即膨胀为重量级锁，而是先升级为轻量级锁。
轻量级锁
倘若偏向锁失败，虚拟机并不会立即升级为重量级锁，它还会尝试使用一种称为轻量级锁的优化手段(1.6之后加入的)，此时Mark Word 的结构也变为轻量级锁的结构。轻量级锁能够提升程序性能的依据是“对绝大部分的锁，在整个同步周期内都不存在竞争”。，轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的场合，如果存在同一时间访问同一锁的场合，就会导致轻量级锁膨胀为重量级锁。
自旋锁
轻量级锁失败后，虚拟机为了避免线程真实地在操作系统层面挂起，还会进行一项称为自旋锁的优化手段。这是基于在大多数情况下，线程持有锁的时间都不会太长，如果直接挂起操作系统层面的线程可能会得不偿失。
自旋锁会假设在不久将来，当前的线程可以获得锁，因此虚拟机会让当前想要获取锁的线程做几个空循环(这也是称为自旋的原因)，一般不会太久，可能是50个循环或100循环，在经过若干次循环后，如果得到锁，就顺利进入临界区。如果还不能获得锁，那就会将线程在操作系统层面挂起，这就是自旋锁的优化方式，这种方式确实也是可以提升效率的。最后没办法也就只能升级为重量级锁了。
二，volatile关键字详解
这个关键字大家肯定也非常熟悉了，就是一种比synchronized关键字更轻量级的同步机制。读取volatile类型的变量总会返回最新写入的值。有一点需要注意，它不具有互斥性。
现在开始重点讲原理
上图
这个图应该很好理解啦
这里只讲一下缓存一致性的核心思想：当cpu写数据时，如果发现该变量是共享变量，就会通知其他cpu将该变量的缓存行设为无效。因此当其他cpu重新读取这个变量时，就会发现自己的这个变量无效，就会从主内存中重新读取。
下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：
“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”
lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：
1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。