一、锁的一些概念：锁机制：包括互斥锁、条件变量、读写锁
*互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。
*读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的。
*条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
死锁：多个线程（进程）互相握有对方需要的资源且不放弃自身的资源，进入无限期地阻塞、相互等待的一种状态。
产生死锁的必要条件：
1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
2.不可剥夺条件：进程已获得资源，在未使用完之前，不能被其他进程强行剥夺，只能主动释放
3.请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
4.循环等待条件：即进程集合{p0,p1,p2,p3……pn};p0正在等待p1占用的资源，p1正在等待p2占用的资源，pn正在等待p0占用的资源。
注释：只要上述一个条件不成立，就不会发生死锁。预防策略：鸵鸟策略、预防策略、避免策略、检测与恢复策略
互斥：指某一个资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的
同步：是指在互斥的基础上（大多数情况下），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
同步机制遵循的原则：
1.空闲让进；
2.忙则等待；
3.有限等待；
4.让权等待；
线程同步是指多个线程同时访问某资源时，采用一系列的机制以保证最多只能一个线程访问该资源。线程同步是多线程中必须考虑和解决的问题，以为很有可能发生多个线程同时访问（主要是写操作）同一资源，如果不进行线程同步，很可能会引起数据混乱，造成线程死锁等问题。
进程间同步的主要方法有原子操作、信号量机制、自旋锁、管程、会合、分布式系统等
进程的调度算法有哪些？
1.先来先服务（FCFS）:此算法的原则是按照作业到达后备作业队列（或进程进入就绪队列）的先后次序选择作业（或进程）
2.短作业优先（SJF:Shortest Process First）：这种算法主要用于作业调度，它从作业后备序列中挑选所需运行时间最短的作业进入主存运行。
3.时间片轮转调度算法：当某个进程执行的时间片用完时，调度程序便终止该进程的执行，并将它送到就绪队列的末尾，等待分配下一时间片再执行。然后把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证队列中的所有进程，在已给定的时间内，均能获得一时间片处理机执行时间。
4.高响应比优先：按照高响应比（已等待时间+要求运行时间）/要求运行时间 优先的原则，在每次选择作业投入运行时，先计算此时后备作业队列中每个作业的响应比RP。选择最大的作业投入运行。
5.优先权调度算法：按照进程的优先权大小来调度。使高优先权进程得到优先处理的调度策略称为优先权调度算法。注意：优先数越多，优先权越小。
6.多级队列调度算法：多队列调度是根据作业的性质和类型的不同，将就绪队列再分为若干个队列，所有的作业（进程）按其性质排入相应的队列中，而不同的就绪队列采用不同的调度算法。
锁的优化：
1、锁粗化
按理来说，同步块的作用范围应该尽可能小，仅在共享数据的实际作用域中才进行同步，这样做的目的是为了使需要同步的操作数量尽可能缩小，缩短阻塞时间，如果存在锁竞争，那么等待锁的线程也能尽快拿到锁。
但是加锁解锁也需要消耗资源，如果存在一系列的连续加锁解锁操作，可能会导致不必要的性能损耗。
锁粗化就是将多个连续的加锁、解锁操作连接在一起，扩展成一个范围更大的锁，避免频繁的加锁解锁操作。
2、锁消除
Java虚拟机在JIT编译时(可以简单理解为当某段代码即将第一次被执行时进行编译，又称即时编译)，通过对运行上下文的扫描，经过逃逸分析，去除不可能存在共享资源竞争的锁，通过这种方式消除没有必要的锁，可以节省毫无意义的请求锁时间
二、java中的常用的锁，synchronized 与RentrantLock、CAS
加锁后发生了什么：
某一个线程进入synchronized代码块前后，线程会获得锁，JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效,，从而使得被监视器保护的临界区代码，必须要从主内存中去读取最新的共享变量到工作内存，保存成为副本，执行代码。当线程释放锁时，JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中，线程释放锁。
注释1：对比锁释放 - 获取的内存语义与 volatile 写 - 读的内存语义，可以看出：锁释放与 volatile 写有相同的内存语义；锁获取与 volatile 读有相同的内存语义。
注释2：（1）线程 A 释放一个锁，实质上是线程 A 向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了（线程 A 对共享变量所做修改的）消息。
（2）线程 B 获取一个锁，实质上是线程 B 接收了之前某个线程发出的（在释放这个锁之前对共享变量所做修改的）消息。
（3）线程 A 释放锁，随后线程 B 获取这个锁，这个过程实质上是线程 A 通过主内存向线程 B 发送消息。
锁的类型
Synchronized ；非公平锁，重量级锁（JDK后续对其进行优化，锁升级），悲观锁，可以保证可见性、原子性、有序性。
1、JDK1.6之前，Synchronized为重量级锁，“当系统检查到锁是Synchronized锁之后，会把等待想要获得锁的线程进行阻塞，被阻塞的线程不会消耗cup。但是阻塞或者唤醒一个线程时，都需要操作系统来帮忙，这就需要从用户态转换到内核态，而转换状态是需要消耗很多时间的，有可能比用户执行代码的时间还要长。” 为了减少使用Synchronized获得锁和释放锁带来的性能消耗，JDK1.6之后对Synchronized锁进行了锁升级改进。
当使用Synchronized锁时，锁有4种状态（级别从低到高依次升级，不能降级）：
无锁状态--->偏向锁状态--->轻量级锁状态--->重量级锁状态注释1：其中偏向锁为线程获取到锁后默认设置的状态（默认开启），另外两种锁状态为多个线程竞争时，未获取到锁的线程等待状态。
注释2：偏向锁是默认开启的，而且开始时间一般是比应用程序启动慢几秒，如果不想有这个延迟，那么可以使用-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0；
注释3：如果不想要偏向锁，那么可以通过-XX:-UseBiasedLocking = false来设置；
2、锁升级的具体实现
无锁---->CAS(乐观锁)获取---->未获取到锁---->自旋（cpu空转，防止被挂起，默认10次）---->仍未获取到---->重量级锁(线程挂起阻塞)注释：CAS(乐观锁)获取------>未获取到锁------->自旋（cpu空转，防止被挂起，默认10次）
这一部分整体实现了轻量级锁。
CAS(Compare And Swap)乐观锁：
定义：”假设对资源的访问时没有冲突的，既然没有冲突就不需要等待，线程不需要阻塞“，故叫它乐观锁。线程在读取数据时不进行加锁，在准备写回数据时，先去查询原值，操作的时候比较原值是否修改，若未被其他线程修改则写回；若已被修改，则重新执行读取流程。
Java使用CAS实现自旋锁，一般默认自旋10次。10次不成功（cpu空转消耗性能）升级为重量级锁。自旋过程可以防止线程被挂起。用户可以通过-XX:PreBlockSpin来进行更改
“何时使用自旋“自旋锁(spin lock)与互斥量(mutex)的比较：
1、自旋锁是一种非阻塞锁，也就是说，如果某线程需要获取自旋锁，但该锁已经被其他线程占用时，该线程不会被挂起，而是在不断的消耗CPU的时间，不停的试图获取自旋锁。
2、互斥量是阻塞锁，当某线程无法获取互斥量时，该线程会被直接挂起，该线程不再消耗CPU时间，当其他线程释放互斥量后，操作系统会激活那个被挂起的线程，让其投入运行。
两种锁适用于不同场景：如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间很短，短到比线程两次上下文切换时间要少的情况下，使用自旋锁是划算的。如果是多核处理器，如果预计线程等待锁的时间较长，至少比两次线程上下文切换的时间要长，建议使用互斥量。”
引用：https://www.zhihu.com/question/38857029/answer/78480263
引用：https://mp.weixin.qq.com/s/WtAdXvaRuBZ-SXayIKu1mA
注释：CAS操作，以原子操作的方式更新变量
**RentrantLock:**实现锁的接口、可以自定义为公平锁或非公平锁（默认为非公平锁)，悲观锁。
使用lock()方法上锁，unlock()方法解锁。线程结束需手动释放解锁。且可以使用lockInterruptibly()中断锁等待。
RentrantLock底层依赖于 java 同步器框架 AbstractQueuedSynchronizer（简称为 AQS）。AQS 使用一个整型的 volatile 变量（命名为 state）来维护同步状态。
如何维护：
1、公平锁获取时，首先会使用getState()方法去读这个 volatile 变量。
非公平锁获取时，首先会用 CAS 更新这个 volatile 变量, 这个操作同时具有 volatile 读和 volatile 写的内存语义。
2、公平锁和非公平锁释放时，最后都要用setState()写一个 volatile 变量 state。
注释1：编译器不会对 volatile 读与 volatile 读后面的任意内存操作重排序；编译器不会对 volatile 写与 volatile 写前面的任意内存操作重排序。
volatile关键字：保证可见性与有序性
volatile域规则：对一个volatile域的写操作，happens-before于任意线程后续对这个volatile域的读。禁止指令重排序。
JMM（JavaMemoryModel）定义的八种原子操作。
happends-before规则
