在 JVM 的 synchronized 重量级锁涉及到操作系统（如 Linux）内核态下的互斥锁（Mutex）的使用，其线程阻塞和唤醒都涉及到进程在用户态和到内核态频繁切换，导致重量级锁开销大、性能低。而 JVM 的 synchronized 轻量级锁使用 CAS（Compare and Swap）进行自旋抢锁，CAS 是CPU 指令级的原子操作，并处于用户态下，所以 JVM 轻量级锁开销较小。

操作系统层面的 CAS 是一条 CPU 的原子指令（cmpxchg 指令），正是由于该指令具备了原子性，所以使用 CAS 操作数据时不会造成数据不一致问题，Unsafe 提供的 CAS 方法，直接通过native 方式（封装 C++代码）调用了底层的 CPU 指令 cmpxchg。

Unsafe 类是一个“final”修饰的不允许继承的最终类，而且其构造函数是 private 类型的方法，因此我们无法在外部对 Unsafe 进行实例化，那么怎么获取 Unsafe 的实例呢？可以通过反射的方式。

死锁是指两个或多个事务在同一资源上相互占用，并请求锁定对方的资源，从而导致恶性循环的现象。当多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进，这种情况就是死锁。很显然，如果没有外力的作用，那么死锁涉及到的各个进程都将永远处于封锁状态。

死锁产生的四个必要条件

互斥条件：线程(进程)对于所分配到的资源具有排它性，即一个资源只能被一个线程(进程)占用，直到被该线程(进程)释放

请求与保持条件：一个线程(进程)因请求被占用资源而发生阻塞时，对已获得的资源保持不放。

不剥夺条件：线程(进程)已获得的资源在末使用完之前不能被其他线程强行剥夺，只有自己使用完毕后才释放资源。

循环等待条件：当发生死锁时，所等待的线程(进程)必定会形成一个环路（类似于死循环），造成永久阻塞

避免死锁的几个常见方法

避免一个线程同时获取多个锁。

避免一个线程在锁内同时占用多个资源，尽量保证每个锁只占用一个资源。

尝试使用定时锁，使用lock.tryLock（timeout）来替代使用内部锁机制。

对于数据库锁，加锁和解锁必须在一个数据库连接里，否则会出现解锁失败的情况。

Java内存模型（Java Memory Model，JMM）是一种抽象的概念，它定义了Java虚拟机（JVM）在计算机内存中如何执行操作，尤其是在并发编程中，如何处理多线程之间的交互、同步以及数据一致性问题。JMM解决了并发编程中的内存可见性、原子操作、有序性等问题，并提供了一套机制来控制这些行为。

以下是Java内存模型的几个主要组成部分：

主内存与工作内存

在java中，所有实例域、静态域和数组元素存储在堆内存中，堆内存在线程之间共享。局部变量（Local variables），方法定义参数（java语言规范称之为formal method parameters）和异常处理器参数（exception handler parameters）不会在线程之间共享，它们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响。

Java线程之间的通信由Java内存模型（简称为JMM）控制，JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java内存模型的抽象示意图如下：

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java中java.util.concurrent包中提供的一个用于构建锁和其他同步组件的框架。它是很多同步控制类的基础，比如ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、ReadWriteLock等都是基于AQS来实现其同步功能的。

AQS的原理和组件

AQS使用一个整型的volatile变量（称为state）来表示同步状态，并且提供了一系列用于管理这个状态的方法。它的核心思想是，如果一个线程请求的操作需要等待一段不确定的时间，那么这个线程应该被阻塞，并且放入到AQS内部维护的一个等待队列中。以下是AQS的主要组件和原理：

1、同步状态（State）：这个状态是由一个volatile int变量表示的，可以表示资源的数量、锁的持有情况等。同步器基于该状态进行控制。

2、节点和队列：在AQS中，每一个等待的线程都会被包装成一个节点（Node）并添加到队列中。AQS底层维护了一个CLH队列来管理所有等待的线程，一个线程节点的入队和出队是通过一种无锁的方式进行的，即CAS操作。

3、排它锁和共享锁：AQS支持两种同步方式——排它（Exclusive）和共享（Shared）。排它锁模式下，每次只有一个线程能够执行；共享锁模式下，多个线程可同时执行。

4、获取和释放方法：AQS定义了一系列方法来管理同步状态，包括acquire、release、acquireShared、releaseShared等。这些方法会调用同步器实现的tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared、tryReleaseShared方法来了解是否应该授予线程同步状态。

5、阻塞和唤醒：无法获取同步状态的线程将会被阻塞。AQS使用LockSupport提供的park和unpark方法来实现线程的挂起和唤醒。

AQS的工作流程

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的状态（State）是其实现同步控制的核心，它用一个int类型的变量来表示。这个状态对于不同的同步组件有不同的含义。例如，在ReentrantLock中，状态可以表示锁被持有的次数；在CountDownLatch中，状态可以表示计数器的当前值；而在Semaphore中，状态表示可用的信号量。

状态的工作原理

1、原子性更新： AQS使用CAS（比较并交换）操作来保证状态值的原子性更新，确保在多线程环境中的安全性。CAS操作涉及三个主要操作数：内存位置（在这里是状态变量）、预期原值和新值。只有当内存位置的当前值等于预期值时，才会将内存位置的内容替换为新值。

2、获取与释放同步状态： AQS提供了一系列用于获取和释放同步状态的方法，不同的同步组件会根据其具体需求来实现这些方法。例如，tryAcquire和tryRelease方法分别用于尝试获取和释放独占式的同步状态，而tryAcquireShared和tryReleaseShared方法用于共享式同步状态。

3、状态的含义与使用： 状态的具体含义根据使用AQS的同步组件的需求而定。组件通过重写AQS提供的方法来定义状态的使用逻辑。例如，对于独占锁，该状态可能表示持有锁的线程数；对于计数器或信号量，该状态表达当前可用资源的数量。

4、同步状态的转换： 同步组件通过调用AQS的方法来改变同步状态，以实现其同步逻辑。当状态改变引发线程的唤醒或阻塞时，AQS将负责进行线程管理，遵循先进先出（FIFO）的原则，从等待队列中唤醒或加入线程。

实例

以ReentrantLock为例，当线程尝试获取锁时，它会使用CAS操作尝试更新状态值从0变为1，表示锁被一个线程持有。如果该操作成功，锁的拥有权就被赋予了该线程。如果锁已经被持有（状态值非0），且当前线程是锁的持有者，则状态值会增加（重入次数加1）。释放锁时，线程会减少状态值。当状态值回到0时，表示锁被完全释放。