一、为什么要用锁？
锁-是为了解决并发操作引起的脏读、数据不一致的问题。
二、锁实现的基本原理
2.1、volatile
Java编程语言允许线程访问共享变量， 为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。Java语言提供了volatile，在某些情况下比锁要更加方便。
volatile在多处理器开发中保证了共享变量的“ 可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。
结论：如果volatile变量修饰符使用恰当的话，它比synchronized的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。
2.2、synchronized
synchronized通过锁机制实现同步。
先来看下利用synchronized实现同步的基础：Java中的每一个对象都可以作为锁。
具体表现为以下3种形式。
对于普通同步方法，锁是当前实例对象。
对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。
对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。
当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。
2.2.1 synchronized实现原理
synchronized是基于Monitor来实现同步的。
Monitor从两个方面来支持线程之间的同步：
互斥执行
协作
1、Java 使用对象锁 ( 使用 synchronized 获得对象锁 ) 保证工作在共享的数据集上的线程互斥执行。
2、使用 notify/notifyAll/wait 方法来协同不同线程之间的工作。
3、Class和Object都关联了一个Monitor。
Monitor 的工作机理
线程进入同步方法中。
为了继续执行临界区代码，线程必须获取 Monitor 锁。如果获取锁成功，将成为该监视者对象的拥有者。任一时刻内，监视者对象只属于一个活动线程（The Owner）
拥有监视者对象的线程可以调用 wait() 进入等待集合（Wait Set），同时释放监视锁，进入等待状态。
其他线程调用 notify() / notifyAll() 接口唤醒等待集合中的线程，这些等待的线程需要重新获取监视锁后才能执行 wait() 之后的代码。
同步方法执行完毕了，线程退出临界区，并释放监视锁。
参考文档：https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-synchronized
2.2.2 synchronized具体实现
1、同步代码块采用monitorenter、monitorexit指令显式的实现。
2、同步方法则使用ACC_SYNCHRONIZED标记符隐式的实现。
通过实例来看看具体实现：
public class SynchronizedTest {
public synchronized void method1(){
System.out.println("Hello World!");
}
public void method2(){
synchronized (this){
System.out.println("Hello World!");
}
}
}
2.2.3 synchronized的锁优化
JavaSE1.6为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗，引入了“偏向锁”和“轻量级锁”。
在JavaSE1.6中，锁一共有4种状态，级别从低到高依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态，这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。
锁可以升级但不能降级，意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略，目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。
偏向锁：
无锁竞争的情况下为了减少锁竞争的资源开销，引入偏向锁。
轻量级锁：
轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的情况。
锁粗化（Lock Coarsening）：也就是减少不必要的紧连在一起的unlock，lock操作，将多个连续的锁扩展成一个范围更大的锁。
锁消除（Lock Elimination）：锁削除是指虚拟机即时编译器在运行时，对一些代码上要求同步，但是被检测到不可能存在共享数据竞争的锁进行削除。
适应性自旋（Adaptive Spinning）：自适应意味着自旋的时间不再固定了，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功获得过锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就会认为这次自旋也很有可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间，比如100个循环。另一方面，如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后要获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，以避免浪费处理器资源。
原文：https://www.cnblogs.com/cc-9878/p/11053303.html