JVM三部分：
1.類加載子系統(tǒng)
2.內(nèi)存空間（運行時數(shù)據(jù)空間）
3.執(zhí)行引擎
JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)
XXX.java ---->編譯后：XXX.class ---->類裝載子系統(tǒng)--->裝載至JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)(內(nèi)存)--->執(zhí)行引擎執(zhí)行
由所有線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)：方法區(qū)油猫，堆
線程隔離數(shù)據(jù)區(qū)：java棧夕凝，本地方法棧铃绒，程序計數(shù)器
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html
堆鸽照，垃圾回收GC方式 針對full GC（zgc，G1颠悬，cms）
內(nèi)存可見性矮燎、重排序、順序一致性、volatile腻扇、鎖障陶、final
Valatile 實現(xiàn)及應(yīng)用
volatile關(guān)鍵字，在轉(zhuǎn)為匯編語言后浅乔，會發(fā)現(xiàn)有l(wèi)ock前綴的指令
0x0000000002931351: lock add dword ptr [rsp],0h ;*putstatic instance
; - org.xrq.test.design.singleton.LazySingleton::getInstance@13 (line 14)
lock前綴指令會強制處理器將修改內(nèi)容回寫到內(nèi)存，同時铝条，通過緩存一致性協(xié)議（MESI）來控制緩存一致
即靖苇，一個處理器的緩存回寫到內(nèi)存會導(dǎo)致其他處理器的緩存無效
MESI： modified（修改），exclusive（獨占）班缰，share（共享）贤壁，Invalid（無效）
具體步驟及結(jié)果參考：http://www.cnblogs.com/xrq730/p/7048693.html
synchronized 實現(xiàn)及原理
Java中每一個對象都可以作為鎖，這是synchronized實現(xiàn)同步的基礎(chǔ)：
1. 普通同步方法埠忘，鎖是當(dāng)前實例對象
2. 靜態(tài)同步方法脾拆，鎖是當(dāng)前類的class對象
3. 同步方法塊，鎖是括號里面的對象
Java 虛擬機中的同步(Synchronization)基于進入和退出管程(Monitor)對象實現(xiàn)莹妒， 無論是顯式同步(有明確的 monitorenter 和 monitorexit 指令,即同步代碼塊)還是隱式同步都是如此名船。在 Java 語言中，同步用的最多的地方可能是被 synchronized 修飾的同步方法旨怠。同步方法 并不是由 monitorenter 和 monitorexit 指令來實現(xiàn)同步的渠驼，而是由方法調(diào)用指令讀取運行時常量池中方法的 ACC_SYNCHRONIZED 標(biāo)志來隱式實現(xiàn)的
如下
public class SynchronizedTest {
public synchronized void test1(){
}
public void test2(){
synchronized (this){
}
}
}
利用javap工具查看生成的class文件信息來分析Synchronize的實現(xiàn)
Java對象頭，這對深入理解synchronized實現(xiàn)原理非常關(guān)鍵鉴腻。
所有的Java對象是天生的Monitor迷扇，每一個Java對象都有成為Monitor的潛質(zhì)，因為在Java的設(shè)計中 爽哎，每一個Java對象自打娘胎里出來就帶了一把看不見的鎖蜓席，它叫做內(nèi)部鎖或者Monitor鎖。
理解Java對象頭與Monitor
本段摘自：https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483
在JVM中课锌，對象在內(nèi)存中的布局分為三塊區(qū)域：對象頭厨内、實例數(shù)據(jù)和對齊填充。如下：
實例變量：存放類的屬性數(shù)據(jù)信息，包括父類的屬性信息隘庄，如果是數(shù)組的實例部分還包括數(shù)組的長度踢步，這部分內(nèi)存按4字節(jié)對齊。
填充數(shù)據(jù)：由于虛擬機要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍丑掺。填充數(shù)據(jù)不是必須存在的获印，僅僅是為了字節(jié)對齊，這點了解即可街州。
而對于頂部兼丰，則是Java頭對象，它實現(xiàn)synchronized的鎖對象的基礎(chǔ)唆缴，這點我們重點分析它鳍征，一般而言，synchronized使用的鎖對象是存儲在Java對象頭里的面徽，jvm中采用2個字來存儲對象頭(如果對象是數(shù)組則會分配3個字艳丛，多出來的1個字記錄的是數(shù)組長度)，其主要結(jié)構(gòu)是由Mark Word 和 Class Metadata Address 組成趟紊，其結(jié)構(gòu)說明如下表：
| 虛擬機位數(shù) | 頭對象結(jié)構(gòu) | 說明 |
|---|---|---|
| 32/64bit | Mark Word | 存儲對象的hashCode氮双、鎖信息或分代年齡或GC標(biāo)志等信息 |
| 32/64bit | Class Metadata Address | 類型指針指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)，JVM通過這個指針確定該對象是哪個類的實例霎匈。 |
其中Mark Word在默認情況下存儲著對象的HashCode戴差、分代年齡、鎖標(biāo)記位等以下是32位JVM的Mark Word默認存儲結(jié)構(gòu)
| 鎖狀態(tài) | 25bit | 4bit | 1bit是否是偏向鎖 | 2bit 鎖標(biāo)志位 |
|---|---|---|---|---|
| 無鎖狀態(tài) | 對象HashCode | 對象分代年齡 | 0 | 01 |
由于對象頭的信息是與對象自身定義的數(shù)據(jù)沒有關(guān)系的額外存儲成本铛嘱，因此考慮到JVM的空間效率暖释，Mark Word 被設(shè)計成為一個非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便存儲更多有效的數(shù)據(jù)墨吓，它會根據(jù)對象本身的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲空間球匕，如32位JVM下，除了上述列出的Mark Word默認存儲結(jié)構(gòu)外帖烘，還有如下可能變化的結(jié)構(gòu)：
其中輕量級鎖和偏向鎖是Java 6 對 synchronized 鎖進行優(yōu)化后新增加的谐丢，稍后我們會簡要分析。這里我們主要分析一下重量級鎖也就是通常說synchronized的對象鎖蚓让，鎖標(biāo)識位為10，其中指針指向的是monitor對象（也稱為管程或監(jiān)視器鎖）的起始地址讥珍。每個對象都存在著一個 monitor 與之關(guān)聯(lián)历极，對象與其 monitor 之間的關(guān)系有存在多種實現(xiàn)方式，如monitor可以與對象一起創(chuàng)建銷毀或當(dāng)線程試圖獲取對象鎖時自動生成衷佃，但當(dāng)一個 monitor 被某個線程持有后趟卸，它便處于鎖定狀態(tài)。在Java虛擬機(HotSpot)中，monitor是由ObjectMonitor實現(xiàn)的锄列，其主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下（位于HotSpot虛擬機源碼ObjectMonitor.hpp文件图云，C++實現(xiàn)的）
ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0; //記錄個數(shù)
_waiters = 0,
_recursions = 0;
_object = NULL;
_owner = NULL;
_WaitSet = NULL; //處于wait狀態(tài)的線程，會被加入到_WaitSet
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ; //處于等待鎖block狀態(tài)的線程邻邮，會被加入到該列表
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
ObjectMonitor中有兩個隊列竣况，_WaitSet 和 _EntryList，用來保存ObjectWaiter對象列表( 每個等待鎖的線程都會被封裝成ObjectWaiter對象)筒严，_owner指向持有ObjectMonitor對象的線程丹泉，當(dāng)多個線程同時訪問一段同步代碼時，首先會進入 _EntryList 集合鸭蛙，當(dāng)線程獲取到對象的monitor 后進入 _Owner 區(qū)域并把monitor中的owner變量設(shè)置為當(dāng)前線程同時monitor中的計數(shù)器count加1摹恨，若線程調(diào)用 wait() 方法，將釋放當(dāng)前持有的monitor娶视，owner變量恢復(fù)為null晒哄，count自減1，同時該線程進入 WaitSe t集合中等待被喚醒肪获。若當(dāng)前線程執(zhí)行完畢也將釋放monitor(鎖)并復(fù)位變量的值寝凌，以便其他線程進入獲取monitor(鎖)。如下圖所示
由此看來贪磺，monitor對象存在于每個Java對象的對象頭中(存儲的指針的指向)硫兰，synchronized鎖便是通過這種方式獲取鎖的，也是為什么Java中任意對象可以作為鎖的原因
當(dāng)一個線程訪問同步代碼塊時寒锚，它首先是需要得到鎖才能執(zhí)行同步代碼劫映，當(dāng)退出或者拋出異常時必須要釋放鎖
Java虛擬機對synchronized的優(yōu)化
鎖的四種狀態(tài)：
無鎖狀態(tài)
偏向鎖狀態(tài)：只有一個線程進入臨界區(qū)（加鎖解鎖不需要額外消耗，直接比較對象頭里當(dāng)前持有的線程ID刹前，但是如果存在鎖競爭會有額外的所撤銷消耗）
輕量級鎖狀態(tài)：多個線程先后（交替）進入臨界區(qū)（線程競爭使用自旋泳赋，不會阻塞，但是始終得不到鎖會消耗CPU）
重量級鎖狀態(tài)：多個線程同時進入臨界區(qū)（線程競爭不使用自旋喇喉，不會消耗CPU祖今，但是線程阻塞，相應(yīng)時間緩慢）
鎖升級觸發(fā)條件：
處于偏向鎖狀態(tài)時拣技，有其他線程發(fā)起鎖競爭千诬，原持有鎖線程未退出同步代碼塊——>升級為輕量級鎖狀態(tài)
處于輕量級鎖狀態(tài)時，其他線程多次自旋膏斤，cas操作仍然失敗徐绑，未獲取到鎖——>升級為重量級鎖狀態(tài)
處于重量級鎖狀態(tài)時，線程會阻塞莫辨，等待原持有鎖線程完成后退出再被喚醒
參考：
https://www.zhihu.com/question/53826114
https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483
