一、可见性-Volatile变量
Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即Volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后，编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。volatile变量不会被缓存在寄存器或其他处理器不可见的地方，因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。
在访问volatile变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此volatile是一种比synchronized关键字更轻量级的同步机制。
仅当volatile变量能简化代码的实现以及对同步策略的验证时，才应该使用它们。如果在验证正确性时，不要对可见性进行复杂的判断，那么就不要使用volatile变量。volatile变量的正确使用方式包括：确保它们自身状态的可见性，确保它们所引用对象的状态的可见性，以及标识一些重要的程序生命周期事件的发生(比如，初始化或关闭)。
虽然volatile变量很方便，但是也存在一些局限性。volatile变量通常用做某个操作完成、发生中断或者状态的标志。尽管volatile变量也可以用于表示其他的状态信息，但在使用时要非常小心。
加锁机制即可以确保可见性又可以确保原子性，而volatile只能确保可见性。
当且仅当满足一下条件时，才应该使用volatile变量：
- 对变量的写入操作不依赖变量的当前值，或者你能确保只有单个线程变更变量的值。
- 该变量不会与其他状态变量一起纳入不变形条件中。
- 在访问变量时不需要加锁。
二、发布与逸出
“发布(Publish)”一个对象是指，使对象能够在当前作用域之外的代码中使用。例如，将一个指向该对象的引用保存到其他代码可以访问的地方，或者在某一个非私有的方法中返回改引用，或者将引用传递到其他类的方法中。在许多情况下，我们要确保对象及其内部状态不被发布。而在某些情况下，我们又需要发布某个对象，但如果在发布时要确保线程安全性，则可能需要同步。发布内部状态可能会破坏封装性，并使得程序难以维持不变性条件。例如，如果在对象构造完成之前就发布该对象，就会破坏线程安全性。当某个不应该发布的对象被发布时，这种情况就被成为逸出(Escape)。
三、线程封闭
当访问共享的可变数据时，通常需要使用同步。一种避免使用同步的方式就是不共享数据。如果仅在单线程内访问数据，就不需要同步。这种技术被称为线程封闭(Thread Confinement)，ta'shi它是实现线程安全性的最简单的方式之一。当某个对象封闭在一个线程中时，这种用法将自动实现线程安全性，即使被封闭的对象本身不是线程安全的。
一种常见应用是JDBC(Java Database Connectivity)的Connection对象。JDBC规范并不要求Connection对象必须是线程安全的。在典型的服务器应用程序中，线程从连接池中获得一个Connection对象，并且用该对象来处理请求，使用完后再将对象返还给连接池。由于大多数请求都是由单个线程采用同步的方式来处理，并且在Connection对象返回之前，连接池不会再将它分配给其他线程，因此，这种连接管理模式在处理请求时隐含的将Connection对象封闭在线程中。
在Java语言中，并没有强制规定某个变量必须由锁来保护，同样在Java语言中页无法强制将对象封闭在某个线程中。线程封闭式在程序设计中的一个考虑因素，必须在程序中实现。Java语言及其核心库提供了一些机制来帮助维护线程封闭性，例如局部变量和ThreadLocal类，但即便如此，程序员仍然需要负责确保封闭在线程中的对象不会从线程中逸出。
3.1 ThreadLocal类
维持线程封闭性的一种更规范方法是使用ThreadLocal，这个类能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来。ThreadLocal提供了get和set等访问接口或方法，这些方法为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本，因此get总是返回当前执行线程在调用set时设置的最新值。
ThreadLocal对象通常用于防止对可变的单实例变量(Singleton)或全局变量进行共享。例如，在单线程应用程序中可能会维持一个全局的数据库连接，并在程序启动时初始化这个连接对象，从而避免在调用每个方法时都要传递一个Connection对象。由于JDBC的连接对象不一定是线程安全的，因此，当多线程应用程序在没有协同的情况下使用全局变量时，就不是线程安全的。通过将JDBC的连接保存到ThreadLocal对象中，每个线程都会用于属于自己的连接。例如：
private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {
public Connection initialValue() {
return DriverManager.getConnection(DB_URL);
}
};
public static Connection getConnection() {
return connectionHolder.get();
}
当某个频繁执行的操作需要一个临时对象，例如一个缓冲区，而同时又希望避免在每次执行时都重新分配该临时对象，就可以使用这项技术。
当某个线程初次调用ThreadLocal.get方法时，就会调用initialValue来获取初始值。从概念上看，你可以将ThreadLocal<T>视为包含了Map<Thread,T>对象，其中保存了特定于该线程的值，但ThreadLocal的实现并非如此。这些特定于线程的值保存在Thread对象中，当线程终止后，这些值作为垃圾回收。
假设你需要将一个单线程应用程序移植到多线程环境中，通过将分享的全局变量转换为ThreadLocal对象(如果全局变量的语义允许)，可以维持线程安全性。然而，如果将应用程序范围内的缓存转换为线程局部的缓存，就不会有太大作用。
四、不变性
满足同步需求的另一种方法是使用不可变对象(Immutable Object)。如果某个对象在被创建后其状态就不能被修改，那么这个对象就被称为不可变对象。线程安全性是不可变对象的固有属性之一，他们的不变性条件是由构造函数创建的，只要他们的状态不改版，那么这些不变性条件就得以维持。
不可变对象一定是线程安全的。
不可变性并不等于将对象中所有的域都声明为final类型，即使对象中所有的域都是final类型的，这个对象仍然是可变的，因为在final类型中的域可以保存对可变对象的引用。
当满足以下条件时，对象才是不可变的：
- 对象创建以后其状态就不能修改。
- 对象的所有域都是final类型。
- 对象是正确创建的(在对象的创建期间，this引用没有逸出)。
五、总结
在并发程序中使用和共享对象时，可以使用一些实用的策略，包括：
- 线程封闭。线程封闭的对象只能由一个线程拥有，对象被封闭在该线程中，并且只能由这个线程修改。
- 只读共享。在没有额外同步的情况下，共享的只读对象可以由多个线程并发访问，但任何线程都不能修改它。共享的只读对象包括不可变对象和事实不可变对象。
- 线程安全共享。线程安全的对象在其内部实现同步，因此多个线程可以通过对象的公共接口来进行访问而不需要进一步的同步。
- 保护对象。被保护的对象只能通过持有特定的锁来访问。保护对象包括封装在其他线程安全对象中的对象，以及已发布的并且由某个特定锁保护的对象。
