1.鎖分為樂觀鎖和悲觀鎖，悲觀鎖總是假設每次的臨界區操作會產生衝突，如果多個執行緒同時需要訪問臨界區資源，就寧可犧牲效能讓執行緒進行等待。而樂觀鎖，它會假設對資源的訪問都是沒有衝突的，所有的執行緒都可以在不停頓的狀態下持續執行，如果遇到衝突，樂觀鎖採用的叫做比較交換（CAS Compare And Swap）來鑑別執行緒衝突，一旦檢測到衝突產生，就嘗試當前操作直到沒有衝突為止 。

2.鎖的必要性：

引例：變數i = 1，執行緒A進行了i+1操作，執行緒B也進行了i+1操作，經過兩次執行緒加法之後可能i等於2，並不一定是想象中的等於3。

1）直接進行併發操作

分析：下圖時Java的記憶體模型，假設主記憶體中有i=1，假設執行緒A先執行，執行緒A從主記憶體中讀取i = 1到本地記憶體A，並進行加一操作，線上程A將加一後的值從本地記憶體A寫回到主記憶體A前，執行緒B從主記憶體讀取了i的值到本地記憶體B，此時仍然為1，執行緒B對 本地記憶體B中的i = 1進行加一操作。然後執行緒A和執行緒B分別將本地記憶體中的2寫回到主記憶體中，所以最後結果是 i 的值都為2。

2）為了解決該問題，首先想到變數 i 使用volatile修飾

如果將i定義為volatile，此時保證了 i 的可見性，即當執行緒A修改了變數i的之後，新值對其他執行緒是立即可見的。但是仍然會有問題。問題出在i+1這條語句不是原子操作，i+1包含了3個操作：從工作記憶體讀取i的值，通過運算元棧進行加一，將值寫回到工作記憶體。再分析一下上面的過程，假設主記憶體中有i = 1，假設執行緒A先執行，執行緒A從主記憶體中讀取 i = 1到本地記憶體A，執行i+1操作的時候，先將i = 1取到運算元棧頂，此時執行緒二獲取了CPU的執行權，執行緒B從主記憶體中取出 i = 1，並進行加一操作，假設加一操作成功了，此時本地記憶體B中的i的值為2，同時本地記憶體A中i的值也被重新整理為2（可見性），然後執行緒A又獲取CPU的執行權，繼續進行i++的操作，但是注意剛剛的i=1被取到了運算元棧（運算元棧不會重新到本地記憶體A中取資料

3）解決方式一：通過synchronized關鍵字

使用synchronized可以保證可見行和原子性

Java記憶體模型中定義了lock和unlock兩種操作：

lock(鎖定)：作用與主記憶體的變數，它把一個變數標識為一條執行緒獨佔的狀態（可簡單理解為：變數此時只能被一條執行緒使用）。

unlock(解鎖)：作用域主記憶體的變數，它把一個處於鎖定狀態的變數釋放出來，釋放出來後的變數才可以被其他執行緒鎖定。

原子行的保證：lock和unlock間的變數是被執行緒獨佔的

可見性的保證：對一個變數執行unlock操作之前，必須先把此變數同步回主記憶體中。

3）解決方式二：使用CAS操作來解決

首先介紹CAS基本原理：它包含三個引數CAS(V,E,N)。V表示要跟新的變數，E表示預期值，N表示新值。僅當V值等於E值是，才會將V的值設定N，如果V值和E值不同，則說明已經有其他執行緒做了更新，則當前執行緒什麼都不做。

將i定義為AtomicInteger型別： 

 static AtomicInteger i = new AtomicInteger(1);

此時下面方法就能保證執行緒安全，A執行緒和B執行緒都執行加一操作後結果為3.

i.incrementAndGet();        //當前值加一

原理分析：

AtomicInteger中儲存了一個核心欄位：

private volatile int value;

incrementAndGet原始碼：

public final int incrementAndGet() {
    for (;;) {
        int current = get();                    //第三句                   
        int next = current + 1;               
        if (compareAndSet(current, next))       //第五句
            return next;
    }
}
public final int get() {
        return value;
}

incrementAndGet()保證了原子性，上面說了，int next = current + 1包含了多步操作，首先從從工作記憶體取出current，對其加一，然後賦值給next（至少包含這三步，其實轉成機器指令，有更多的操作），現在value的值為1，所以current = get() = 1，執行next = current + 1 = 2，此時對比期望值current的值（為1）和要更新的變數值（即value值），如果從第三句到第五句之間被別的執行緒改變了value的值，那麼期望值不等於要更新的變數值，操作失敗，繼續執行for(;;)，如果操作成功就將value值替換成next的值（進行了加一操作）。

對於compareAndSet函式的實現。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {   
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
                                              int expected,
                                              int x);

compareAndSwapInt()方法是一個native方法，第一個引數o為給定的物件，offset為物件內的偏移量（其實就是一個欄位到物件頭部的偏移量，通過這個偏移量可以快速定位到value值），expected表示期望值，如果要更新的值value等於期望值，那麼就將x賦值給value。注意這裡的比較和賦值都是使用的CAS原子指令（通過呼叫CPU底層指令）完成的，因為要保證這兩步的原子行。

自己的理解：這裡對比的時候要更新值並不是取得工作記憶體的值，而是從主存中取值，所以使用偏移量直接定位到物件中的欄位地址處。

參考：

http://zl198751.iteye.com/blog/1848575

http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4976007.html