浅谈Java中的同步的方法和原理

Java的内存模型中Thread会附有自己的堆栈，寄存器，必要时需要和主存即heap之间同步。
可以使用Synchornized关键字和Concurrent包中的Lock可以保证线程互斥和可见性。

互斥性体现在类锁或者对象锁上，每个对象自身都包含一个监视器，该监视器是一个每次只能被一个线程所获取进入的临界区，可以通过wait和notify来退出和准入临界区。可以看出这是一个生产者-消费者的模型。而Concurrent包中的Lock为了能够获得更好的性能和更好的扩展性，以及不依赖于关键字的可读代码，自己实现了这样一个生产消费队列，也就是AbstractQueuedSynchronizer，被称为AQS的机制。每个Lock都内置了一个AbstractQueuedSynchronizer。需要说明的是AbstractQueuedSynchronizer内部实现采用了CAS机制，通过getState, setState, compareAndSetState访问控制一个32bit int的形式进行互斥。

那么可见性是如何保证的呢？

对于关键字的同步机制，其实可见性就是线程和主存之间的同步时机问题。共有4个时间点需要注意：
1 获取或释放类锁/对象锁的时候。Thread保证reload/flush全部变更
2 volatile就是flush on write或者reload on read
3 当线程首次访问共享变量时，可以得到最新的结果。
题外：所以在构造方法中公布this时很危险的。简单的说，就是构造时不逃脱任何变量，不开启新的线程，只做封装。关于安全构造，请参考
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp0618/#resources
4 线程结束时，所有变更会写回主存

关于Concurrent Lock如何实现可见性的问题，Doug Lea大侠，只在他的论文中提到，按照JSR133，Unsafe在getState, setState, compareAndSetState时保证了线程的变量的可见性，不需要额外的volatile支持，至于具体这些native做了哪些magic就不得而知了，总之，最后的contract就是保证lock区间的共享变量可见性。开发团队被逼急了就这样回答：

不过这个地方的确是开发团队给我们用户迷惑的地方，在同样应用了CAS机制的Atomic类中，都内嵌了volatile变量，但是再lock块中，他告诉我们可以保证可见性。

感兴趣的同学可以下面的两个thread和Doug Lea的thesis：
http://altair.cs.oswego.edu/pipermail/concurrency-interest/2005-June/001587.html
http://forums.sun.com/thread.jspa?threadID=631014&start=15&tstart=0
http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/aqs.pdf

楼主能详细或举例解释一下“不逃脱任何变量”中逃脱吗？是英文escape吗？

mark~~
字数补丁

读不懂，lz写的不够系统不够详细，对于我这种初学者太费力了！

既然是浅谈，为何如此抽象。。。。。

CAS和LL/SC操作都属于Nonblocking Synchronization，能够保证是Happens-Before的偏序，但是只能保证有限的正确性，比如SUM求和等。但是Lock能够保证读写的顺序。

比如，顺序定义如下：T1(W) -> T2(R) -> T3(W),如果HB的关系，那么T2会看到T3写入以后的结果。而Lock，就能够保证顺序。

找到答案了，这个技术叫做Piggybacking，我还不知道怎么翻译。总之就是利用既有的happens-before来优化，而不是通过同步来产生新的happens-before。

Atomic类利用的是CAS操作，这个需要硬件（指令）支持。

AQS也是CAS的吧，而且CAS对于操作的原子变量内存模型语义和synchronization是等同的，CAS如果不考虑Piggybacking并不能保证全部共享变量的可见性。这里说的是Concurrent Lock可见性的问题。

AQS利用了CAS操作，最开始它的state信息利用了内存屏蔽原语volatile。我的理解是，AQS利用偏序（Happens-Before)是没有问题的，因为在执行上这些线程并没有区别，因为只要确保只有一个线程在工作，其他线程被park掉。那么AQS不需要同步synchronized原语，照样可以工作良好。因此Happens-Before的可见性，不会影响线程的工作。相反，Non-blocking 同步的性能更加。