1.線程安全
如果一個對象能安全地被多個線程同時使用，那麼它就是線程安全的。
當多個線程訪問同一個對象時，如果不需要考慮這些線程在運行時環境下的調度和交替執行，也不需要進行額外的同步，或者在調用方進行任何其他的協調操作，調用這個對象的行爲都能得到正確的結果，那這個對象就是是線程安全的。
2.Java語言中的線程安全
2.1不可變
JDK1.5後，不可變（Immutable）對象一定是線程安全的，注意final修飾的基本數據類型是不可變的，但是引用類型只能保證一級不可變，即當前引用不可再賦值，但引用的對象的非final屬性是可以修改的。
2.2絕對線程安全
無論怎麼使用，都是線程安全的，滿足上面第二個定義。
2.3相對線程安全
比如Vector，雖然它的方法加了synchronized關鍵字，但並不能說它就是絕對安全的。
2.4線程兼容
對象本身不是線程安全的，但是可以通過一定的同步來實現線程安全，例如synchronized。
2.5線程對立
如 Thread.suspend()和Thread.resume()
3.線程安全的實現方法
同步是指在多線程併發訪問共享數據時，保證同一時刻只被一個（或者是一些，使用信號量時）線程使用。
3.1互斥同步
互斥是實現同步的手段，臨界區、互斥量、信號量都是主要的互斥實現方式。Java中最基本的互斥手段就是synchronized關鍵字，synchronized關鍵字在編譯後，會在同步塊前後分別形成monitorenter和monitorexit指令。這兩個指令需要一個reference類型的參數來指明要鎖定和解鎖的對象。如果synchronized明確指定了對象參數，那就是這個對象的reference，如果沒有指定，那就要區分是實例方法還是類方法，取當前對象或者這個類對應的Class對象。
3.2非阻塞同步
互斥同步的主要問題是進行線程的阻塞和喚醒所帶來的性能問題，因爲這種方式會阻塞其他線程，因此也可以稱爲阻塞同步。從處理方式上來看，屬於悲觀的併發策略，即不管有沒有競爭，都進行同步。
隨着硬件指令系統的發展（需要一些原子操作指令的支持，例如CAS，早期的計算機指令系統可能沒有這樣的指令），有了另一個選擇，基於衝突檢測的樂觀併發策略，即先進形操作，如果沒有其他線程爭用共享數據，那就操作成功了，如果存在競爭，再採取必要的補救措施，比如不斷地重試，直到成功爲止。
4.鎖優化
4.1自旋鎖與自適應自旋
由於掛起線程和喚醒線程需要切換的內核狀態進行，這是個不小的開銷。虛擬機的開發團隊研究發現許多應用，共享鎖的鎖定轉態通常是持續很短的時間，所以可以讓在等待獲鎖的線程不進入阻塞狀態，而是繼續執行自旋操作，稍等一下就能獲得鎖，這樣做在一定程度上避免用戶態與內核態的切換，但自旋的線程會繼續佔用CPU時間片。
自旋時間的選擇也是很關鍵的，自旋多久後仍然沒有獲得鎖就進入阻塞狀態？所以在JDK1.6後，引入了自適應的自旋鎖，由前一次在同一個鎖上的自旋時間和鎖的擁有線程的狀態決定。
4.2鎖消除
虛擬機即時編譯器在運行時，對一些代碼上要求同步，但被檢測到不可能存在數據競爭的鎖進行清除。這種通常不是開發人員自己寫出來的，舉一個例子:
public String concatString(String s1, String s2, String s3) {
return s1 + s2 + s3;
}
由於String是一個不可變的類，在字符串連接時都是創建一個新的String對象來完成的，因此，javac編譯器對String對象連接做了自動化。在JDK1.5以前，是通過StringBuffer來完成，而JDK1.5及之後，是通過StringBuilder來完成。那JDK1.5之前上面的代碼就會變成：
public String concatString(String s1, String s2, String s3) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(s1);
sb.append(s2);
sb.append(s3);
return sb.toString();
}
而StringBuffer的append()方法是加了synchronized關鍵字的同步方法，但是很顯然這種情況下的同步是完全沒有必要的，所以虛擬機將這種鎖清除掉以提高性能。
4.3鎖粗化
同步有一個原則是，讓同步塊儘量小一下，一般情況下是正確的，但如果一系列的操作都對同一個對象進行加鎖解鎖，會帶來不小的性能開銷，這種情況還不如把同步範圍擴大至一系列操作之前，這樣只需要加/解鎖一次就行了。
4.4輕量鎖
前面《運行時數據區》一文中提到對象的內存佈局包括3部分：
對象頭（Header）
實例數據（Instance Data）
對齊填充（Padding）非必須
HotSpot虛擬機的對象頭（Object Header）包含兩部分的信息：
- 第一部分用戶存儲對象自身的運行時數據，如 HashCode、GC分代年齡（Generational GC Age）等，這部分數據在32bit和64bit的虛擬機中分別爲32bit和64bit，官方稱它爲“Mark Word”，它是輕量級鎖和偏向鎖的關鍵；
- 另外一部分用於存儲方法區對象類型的引用，如果是數組對象的話，還會有一個額外的部分用於存儲數組的長度。
32bit HotSpot虛擬機下的對象狀態，爲鎖定狀態下Mark Word 32bit中，25bit是HashCode，4bit是對象分代年齡，2bit是標記（例如未鎖定是01），1bit固定爲0。
| 存儲內容 | 標記位 | 狀態 |
|---|---|---|
| 對象哈希碼，分代年齡 | 01 | 未鎖定 |
| 指向鎖記錄的指針 | 00 | 輕量級鎖定 |
| 指向重量級鎖的指針 | 10 | 膨脹(重量級鎖定) |
| 空，不需要記錄信息 | 11 | GC標記 |
| 偏向線程ID，偏向時間戳，對象分代年齡 | 01 | 可偏向 |
- 在代碼進入同步代碼塊時，如果對象是未鎖定狀態，虛擬機會首先會在當前線程的棧幀中創建一個鎖記錄（Locked Record）空間，用於存儲鎖對象當前的Mark Word拷貝，叫Displaced Mark Word;
- 採用CAS操作將鎖對象的Mark Word修改爲指向鎖記錄的指針，如果更新成功，那線程就擁有了該鎖對象，並且對象的Mark Word的標記位（最後2bit）修改爲00。
輕量級鎖提升性能的依據是：對於絕大部分的鎖，同步過程是不存在競爭的。如果沒有競爭，那輕量級的CAS操作避免了互斥量的開銷，但如果存在競爭，那性能反而傳統的重量級鎖慢（CAS+互斥信號量）。
4.5偏量鎖
如果說輕量級鎖是在無競爭條件下，通過CAS操作去消除的同步使用互斥信號量，那偏向鎖就是在無競爭條件下把整個同步都消除掉，連CAS也不用做。
“偏”指的是這個鎖對象會偏向第一個獲取它的線程，如果在接下來的的執行過程中，該鎖沒有被其他線程獲取，則持有該偏向鎖的線程將永遠不再需要同步。
當鎖對象第一次被獲取時，標記爲被設爲“01”，即偏向模式，並且把獲取到這個鎖的線程ID記錄在Mark Word中，後面持有偏向鎖的線程在進入同步代碼塊，就不需要再同步了。
