写在开始

1. 近半年把周志明的《深入理解Java虚拟机》和方腾飞的《Java并发编程的艺术》反反复复看了五六遍，以前也看过很多文档，但是总是不成体系，零零散散的，最近终于把JVM和JMM看了个遍(已经忘记看了几遍了)，对于自己以前的零散知识点做出一个总结。而对于网上关于并发编程的帖子已经枚不胜举，但是其核心参考，我相信也是通过这两本书而来，希望可以把这个连载写完，让自己最后再升华一次
2. 还记得有一次去面试，面试官说说你对JMM的了解，那个时候的回答和现在再去回答，肯定会有很大的差距，一是因为当时理解不够深刻，二是因为当初学习的时候太过零散，不够系统。还记得当时我说那先从两个关键字说起吧，volitile和synchronized，结果被中途打断，面试官不耐烦的说，我问的是堆和栈方法区之类的，现在想想似乎好笑，并非针对面试官，而是自己当时怀疑自己理解错了，没有底气去反驳，而是在怀疑自己
3. 当有一天回过头来，认真思考自己的技术体系的时候，难免觉得自己毫无竞争力，如果自己不想一直CRUD，不想在技术讨论会的时候，被忽视，就要让自己疯狂起来，我不是天才，但是我是独一无二的存在。

概念

1. 其实对于Java内存模型，个人理解就是把数据放入内存以及从内存中读取数据的过程，所有实现共享数据，又会设计到同步，这样，概念一步步的展开，各种实现策略慢慢的浮出水面。
2. 说到JVM又不得不提synchronize关键字(volatile随后也会做出总结)。
3. synchronized关键字在Java 并发编程中一直是元老级别的角色，在之前我们也称之为重量级锁，当共享数据同步时，我们第一时间总会相当加锁。而synchronized也给我们留下性能低下的印象，随着Java 1.6后，JVM采用了偏向锁和轻量级锁 ，对它进行的各种优化，在获取锁和释放锁带来的性能消耗，以及锁的存储结构和升级过程，synchronized也并非我们现象的那么笨重了
4. java中每个对象都可以作为锁，具体来说有一下三种情况

1. 对于普通同步方法，锁是当前对象
2. 对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象
3. 对于同步代码块，锁是synchonized括号里面配置的对象

4. 当线程试图访问同步代码块时，首先要获取锁，才能执行同步代码块中的代码，当退出或者抛出异常时，释放锁。
5. 在JVM中，对于synchronized，获取和释放锁通过获取监视器(Monitor)来实现同步方法和同步代码块，而对于同步方法和同步代码块的实现有所不同，代码块的同步是通过使用monitorenter和monitorexit指令实现，而方法的同步使用另外一种形式(未完待定)

Java对象头

1. synchronized使用的锁存在于Java对象头中，如果对象是数组类型，则虚拟机用3个字宽(Word)存储对象头，如果是非数组类型，这使用2个字宽存储对象头。32为虚拟机中，1字宽=4直接，即32位

2. java对象头里面的Mark Word里面默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁状态标志位，在32位JVM的Mark Word的默认存储结构如下

3. 在运行状态Mark Word的状态变化

synchronized关键字使用原理

package com.schoki.xzddz.user.test;

/**
 * @author : jzb219@gmail.com
 * @description : Synchronized 测试
 * @date : 2018/9/25 22:10
 */
public class SynchronizedTest {

    public synchronized void test1() {

    }

    public void test2() {
        synchronized (this) {

        }
    }
}

进入类编译后的class文件目录。使用命令javap -v SynchronizedTest.class查看具体实现

从中可以看出

1. monitorenter指令插入到同步代码块的开始位置，monitorexit插入到同步代码块结束位置。且这两个指令曾对出现

锁状态

1. 在Java SE6之后引入了偏向锁和轻量级锁，大大降低了锁的获取和释放说带来的性能消耗。
2. 锁一共有四种状态，级别从低到高以此是，无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁，锁状态会随着竞争的情况逐渐升级，锁可以升级但是不能降级(为什么？)

偏向锁

1. 在大部分情况下，锁不仅不存在竞争，而且是由同一个线程多次获得，为了让线程获得锁的代价更低，从而引入了偏向锁
2. 当线程访问同步快并获取锁时，会在对象头和栈帧中的锁记录中存储偏向线程的ID，以后进入和退出同步块时，不需要进行CAS操作来加锁和解锁，只需要简单的测试一下对象头中的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁

成功，则表示获取锁
失败，则需要测试一下Mark Word中的偏向锁标识是否是1(表示当前是偏向锁)，如果没有设置，这使用CAS竞争说，如果设置了，则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程

1. 偏向锁的撤销

1. 偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制，所以当其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁
2. 偏向锁的撤销，需要等待全局安全点，首先会暂停拥有偏向锁的线程，然后检查持有偏向锁的线程是否还活着，如果不处于活跃状态，这将对象头设置成无锁状态，如果持有锁线程仍然活着，持有偏向锁的栈将会被执行，遍历偏向对象的锁记录，栈中的锁记录和对象头中的Mark Word要么重新偏向其他线程，要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁，最后唤醒暂停的线程

2. 关闭偏向锁

1. 偏向锁在Java6和7里是默认启用的，但是在应用程序启动后几秒后才会被激活。
2. 可以通过-XX:BiasedLockingStartupDelay=0来关闭延迟
3. 如果确定应用程序里所有的锁都处于竞争状态，可以通过JVM参数关闭偏向锁 -XX:-UseBiasedLocking=false,程序默认进入轻量级锁状态

3. 偏向锁的获取撤销流程

   
   
   偏向锁的获取和撤销

轻量级锁

1. 轻量级加锁

1. 线程在执行同步块之前，JVM会先在当前线程的栈帧中创建用于存储锁记录的的空间，并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中，官方称之为Displaced Mark Word.
2. 然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mard Word替换成指向锁记录的指针
   • 如果成功，当前线程获取锁
   • 如果失败，表示其他线程竞争锁，当前线程便尝试使用自旋来获取锁

2. 轻量级锁解锁

1. 使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头

• 如果成功，表示没有发生竞争
• 如果失败，表示当前锁存在竞争，锁就会膨胀成重量级锁

3. 锁升级过程中的问题

因为自旋会消耗CPU，为了避免无用的自旋(获得锁的线程被阻塞了)，一旦锁升级成重量级锁，就不会恢复到轻量级锁状态(为什么不能降级的原因)。当锁处于重量级状态时，其他线程试图获取锁时，都会被阻塞住，当持有锁的线程释放锁之后，会唤醒这些线程，被唤醒的线程就会进行新一轮的夺锁之争

4. 轻量级锁及膨胀流程

   
   
   轻量级锁及膨胀流程

锁的优缺点

参考
方腾飞《Java并发编程的艺术》
http://cmsblogs.com/