前言：
前文多线程与高并发入门中，已经介绍了多线程编程的目的以及实际应用中可能会遇到的问题，本文接着叙述关于多线程并发机制的底层原理–volatile以及synchronized；
一般来说，Java代码从编写到最后的执行会经历以下的过程：Java源代码（.java文件）–<即时编译器>–Java字节码（.class文件）–<类加载器加载>–汇编指令（CPU执行）；Java中的并发机制依赖于JVM以及CPU指令，这些具体的实现原理将在下面进行分析；
在Java的并发机制中，比较典型也比较常见的两个关键字：volatile以及synchronized；volatile保证了共享变量在多线程中的可见性，对于可见性，可以简单地理解为当一个线程修改过volatile关键字修饰的共享变量之后，其他的线程再次访问该共享变量的值时，访问的是之前线程修改后的最新值；而对于synchronized关键字来说，在JDK1.6之前，它是比较重（阻塞以及上下文切换），很多人称其为重量级锁；
对于多个线程访问同一个共享变量，如果想要保证共享变量的准确一致的更新，一般采用的是使用排它锁（互斥锁）来保证对共享变量操作的线程安全；但是，使用volatile关键字来修饰共享变量，在某些情况下，比synchronized关键字更加方便，更加轻量，因为volatile关键字修饰的字段可以保证该字段的内存可见性；
volatile的实现原理
通过对volatile变量写操作对应的汇编指令分析可以发现，比普通变量的写操作会多出两行汇编指令，其中有一条指令带有lock前缀，查看IA-32架构软件开发者手册可以发现，带有lock前缀的指令在多核处理器下会做两件事情：
**注：**对于普通的共享变量来说，何时将更新的值从缓存中写回系统内存是不确定的，并且即使写回系统内存，但是不会更新其他线程中对应的缓存值，所以会出现数据不一致的问题，而volatile修饰的共享变量，会在对其进行写操作时，通过lock前缀指令将缓存中的数据写回系统内存中，并且通过缓存一致性协议，可以将其他线程中对应的共享变量的值置为无效，使得其他线程必须从系统内存中再次读取最新的值进行后续的操作；
IA-32以及Intel 64处理器能够嗅探其他处理器访问系统内存和自己的内部缓存，处理器通过嗅探技术保证自己的内部缓存、系统内存以及其他处理器的内部缓存中的数据在总线上保持一致；
比如，一个处理器通过嗅探检测到其他处理器打算写内存地址，并且该地址处于S状态（共享状态），那么正在嗅探的处理器就会将自己对应的缓存行置为无效，在下次访问相同内存地址时，就会强制执行缓存行填充，从系统内存中读取最新的数据；
synchronized的实现原理：
偏向锁：
**引入偏向锁的原因：**大多数情况下，锁都是有同一个线程获取的，为了降低由于不必要的锁的获取和释放导致的代价，引入偏向锁；
**偏向锁的实现原理：**当一个线程访问同步块并获取锁时，会在对象头和栈帧中存储锁偏向的线程ID，之后线程再进入和退出同步代码块时就不需要使用CAS操作来加锁和解锁，只需要检测对象头中的Mark Word中是否存储指向当前线程的偏向锁，如果是，则直接进入同步块，否则，需要测试Mark Word中偏向锁的标志是否设置为1，如果设置为1，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程，否则，使用CAS竞争锁；
**偏向锁的撤销：**等到竞争出现时，才会释放锁，即当其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才回释放锁；
**偏向锁的关闭：**可以使用JVM参数关闭偏向锁开启的延迟：-XX:BiasedLockingStartupDelay=0；使用JVM参数关闭偏向锁：-XX:UseBiasedLocking=false，程序进入轻量级状态；
轻量级锁：
**轻量级锁的加锁：**线程执行同步块之前，JVM会现在当前线程中的栈帧中创建用于存储锁记录的空间，并将对象中的Mark Word复制到锁记录中，接着线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针，替换成功，当前线程获得锁，否则，表示其他线程竞争锁，当前线程尝试使用自旋获取锁；
**轻量级锁的解锁：**解锁时，会使用CAS操作将原来的Mark Word替换回对象头，成功表明没有竞争发生，否则，锁膨胀为重量级锁；
