1.从共享数据说起(锁的转换)
当我们需要操作一个数据，如果使用进程或者单线程，数据不存在任何问题，当使用多线程的时候，多个线程共享一条数据，就会存在线程数据的不一致问题，我们必须保护好共享数据，避免出现脏数据，保证线程的数据的一致性,从而使我们的数据能够完整的在线上运行。
从synchronized 说起，它能够对线程加锁，保证数据的一致性，用法可以在下面的场景中
- 修饰实例方法
- 修饰静态方法
- 修饰代码块
无论是哪种修饰，synchroized 总是依赖于对象的生命周期，那么对象中如何进行加锁操作的呢?
每一个对象都有一个对象头、实例数据和填充数据，对象头有age、锁标记、偏向锁等等,在内存中用markword（对象头）存储锁
1.6之前是基于重量级锁，为了提高性能，引入了偏向锁和轻量级锁
对象头记录锁的状态，通过它可以计算出锁的以下状态
- 偏向锁
- 轻量级锁
- 重量级锁
那么锁之间的转换的原因是什么呢?
在两个线程交替访问的情况下，多个线程都是被同一个线程占用的前提下，引入了偏向锁，线程被某一个锁占用，另外的锁进入轻量级锁(两个线程交替访问)，然后根据次数或者根据上一次释放锁的情况来进行控制自旋的次数。
偏向锁和轻量级锁都是属于无锁状态，不用进行用户态和系统态的切换，所以消耗系统的资源也比较少，因此，很有必要进行偏向锁和轻量级锁的升级，但是如果锁不能够长时间获取线程，就会导致系统消耗大量内存，从而影响了系统内存，因此，在一定的时间进入轻量级锁，如果线程还未获得锁，线程则要进入阻塞状态，即进入重量级锁。
举个例子，假设垃圾回收站收垃圾，A也卖垃圾，B也卖垃圾，A先到，A通过偏向锁，占用线程，B进入轻量级锁，B等待一段时间，等待A释放锁。
如果有很多人，前一个人垃圾太多，导致占用时间过长，这个时候，剩余的人只能在休息室等待，就是所谓的重量级锁。
ps:线程要基于数据安全性和提高性能的原则来处理数据。
2. 从提高数据运行的效率说起
计算的发展从原来的单核心变成了多核心,计算机的性能也随之提高，但是计算机的性能会受到最小的那一部分，当然cpu的效率最高，并且有多核，这里制约计算机性能的主要是内存，于是计算机底层出现了数据总线锁，即每个数据在从内存到总线的时候都是要经过数据总线，然后修改完成之后就会将锁释放，这样是一个同步的操作，无法发挥多个cpu的效率，于是就出现了缓存锁.
缓存锁就是通过mesi机制控制数据，每一块cpu内都有缓存区域，通过mesi状态来控制数据的生效和失效，这里的控制是异步的，能够大大的提高计算机的性能.
MESI表示数据的几种状态，每一块cpu的数据都是通过嗅探数据来确定自身的状态.他们的状态如下.
M：被修改的。处于这一状态的数据，只在本CPU中有缓存数据，而其他CPU中没有。同时其状态相对于内存中的值来说，是已经被修改的，且没有更新到内存中。
E：独占的。处于这一状态的数据，只有在本CPU中有缓存，且其数据没有修改，即与内存中一致。
S：共享的。处于这一状态的数据在多个CPU中都有缓存，且与内存一致。
I：无效的。本CPU中的这份缓存已经无效。
但是这种缓存锁也无法完全保证数据的安全性，在数据未更新的空隙，也会出现脏数据的问题，即出现执行重排序。
那么jmm如何保证数据的在各个cpu中的安全性呢?
jmm引入了内存屏障，在增删改查操作的时候，提供了相应的隔离，从而保证了数据的安全性.保证了线程的原子性 ，可见性和一致性
3.原子性（Atomicty）
原子性是指一个操作是不可中断的。即使是在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程干扰。
synchronized 在对表头进行锁定，通过字节码编译后会出现monitorenter 和monitorexit 对代码片段进行锁定，从而保证了线程的原子性操作,
volatile 不能保证线程的原子性.（对单线程是可以保证原子性，但是多线程就不能了，因为volatile的内存屏障是保证从主内存的数据读取的数据是一致的，不能保证操作的独立性，
如果两个线程同时修改一个数据，无法保证线程的原子性，比如i++操作，分为三步，获取，加1，写入，如果在获取的时候被阻塞，第二个线程再次进行操作，获取的操作则变成了脏数据。）
lock可以保证线程的原子性
4.可见性(Visibility)
可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值时，其他线程是否能够立即知道这个修改。即对其他的线程可见。可见性问题在串行程序中来说是不存在的，但是在并行的程序中是存在的。
java内存模型是从线程->工作内存->主内存，如果一个线程修改了值，则另外一个线程必须知道这个值修改了，才能保证线程的可见性.
synchronized 通过一个线程访问的时候，另外一个线程不能够访问这个线程，即对线程的锁定，从而保证了线程的可见性。
volatile通过内存屏障 (load store)等指令，即一个线程读之前要保证另外一个线程写完，从而保证了线程的可见性。
5.有序性(Ordering)
对于同一个线程的执行代码而言，我们总是习惯性的认为代码是从前往后依次执行。但是在并发的时候程序的执行可能会出现乱序。直观感觉是写在前面的代码，会在后面执行。
简单的说就是从虚拟机和硬件为了提高性能，将一些快的程序先运行，其他的比如需要分配内存空间等进行等待，就是对程序的指令进行重排序，比如同时洗衣机洗衣服，做饭，先打印做饭，然后打印洗衣服，但是洗衣服中间可以做饭，所以程序先执行了洗衣服，然后再执行做饭。
虽然顺序不一致，但是程序遵守以下happen-before原则
指令重排序的规则 Happen-Before规则
- 程序顺序原则:一个线程内保证语义的串行性
- volatile规则:volatile变量先于读发生，这保证了volatile的可见性
- 锁规则:解锁必然发生在随后的加锁前
- 传递性：A先于B，B先于C,那么A必然先于C
- 线程的start()方法先于他的每一个动作
- 线程的所有操作先于线程的终结(Thread.join())
- 线程的中断(interrupt())先于被中断线程的代码
- 对象的构造函数执行、结束先于finalize()方法.
- final语句