引言：在JUC没有出现之前，Java提供了volatile，final，synchronized 等同步原语给程序员来解决并发问题，探究这些同步原语的实现有利于理清解决进程/线程并发问题的思路和理解JUC的实现。
从解决并发问题需要的特性到同步原语
解决并发相关的问题一般需要满足临界区原子性，线程间可见性，线程间有序性等一个或者多个特性。例如解决DCL中的并发问题，就需要同时满足这个三个特性，又例如终止线程时，可以通过volatile修饰过的标志位来控制，这时候就只需要线程间的可见性。
volatile的实现
1.在JMM中的实现:写一个volatile变量时，会把这个变量的值从线程私有内存刷新到主内存中，而读一个volatile变量时，会立即把这个变量的值从主内存刷新到线程私有内存。
2.在cpu中的实现：往指令序列中插入内存屏障，禁止volatile变量读写指令重排序。
final的实现
在cpu中的实现：往指令序列中插入内存屏障，赋值的时候，禁止对象的引用赋值指令与final域赋值指令重排序 ，读取的时候，禁止读取对象的引用指令和读取final域指令重排序。
synchronized重量级锁实现
在重量级锁的实现中，当对象被synchronized锁定后，对象头的Mark Word会指向ObjectMonitor，ObjectMonitor是Java语言中管程概念的具体实现,在ObjectMonitor中包含一系列变量和数据结构来维护线程对于资源的争夺过程。
在ObjectMonitor中_owner字段指向持有ObjectMonitor的线程，可以这么说，线程对于资源（锁）的争夺就是用CAS同步原语改变_owner字段指向自己的过程。
在ObjectMonitor中的_EntryList字段用来维护通过monitorenter进入了临界区还没有获取到资源的线程，这些线程处于阻塞状态，有点类似AQS中的同步队列，但是同步队列中的线程是处于等待状态。
在ObjectMonitor中的_WaitSet字段用来维护获取到资源，但是由于某些原因，需要释放资源的线程。通过wait方法使得这些线程进入WaitSet，通过notify/notifyAll唤醒线程加入EntryList重新争夺资源。
synchronized锁升级
由于使用重量级锁的代价太高，所以在Java中引入了锁升级机制。synchronized有四种锁状态，分别是无锁，偏向锁，轻量级锁，重量级锁。
在偏向锁的状态下，Mark Word并不会指向ObjectMonitor，而是有一个标记位记录下第一个获取资源的线程ID。第二个线程进入时比对当前线程ID和Mark Word中记录的线程ID，如果相同就获取资源，如果不相同，说明此时发生线程竞争，就升级为轻量级锁。需要说明的是对于同一个资源，CAS只有第一次会成功，即CAS参数中的旧的预期值等于Mark Word中的初始化值。
在轻量级锁状态下，线程进入临界区时，在当前线程的私有内存中创建Lock Record记录要争夺的资源信息，然后通过CAS的方式更新Mard Word中的指针指向当前线程的Lock Record，如果成功，代表当前线程获取了资源，如果失败，就进入自旋。
在自旋状态下，线程进行多次CAS操作，如果自旋成功就获取资源，如果自旋失败就升级为重量级锁。
synchronized锁优化
1.自适应自旋锁
根据线程的等待情况来控制自旋的次数和时间，如果等待时间较长，减少自旋次数。
2.逃逸分析与锁消除
如果JVM判断对象没有被外部引用，不用同步机制保证线程安全，就会把不必要的同步机制消除，例如发现StringBuffer对象没有发生“逃逸”，就会把StringBuffer中append方法上的synchronized修饰符去除。
3.锁粗化
多次连续加锁和解锁的操作可以简化成一次加锁和解锁，例如StringBuffer对象连续多次的append，可以优化成第一个append方法加锁，最后一个append方法解锁。