ThreadLocal、Atomic、synchronized、Volatile

一、前提

首先我们要知道这四个关键词都是干什么，都是用来解决多线程处理数据造成不同的

什么是原子操作：

原子操作就是不被多线程影响的操作，是不能中断的操作，例如对域进行赋值和返回都属于原子操作，但是在 java 中 i++ 和 i+=2 这种操作不属于原子操作(c++是属于的)，所以我们就引入了我们的 Aotmic 类。

二、Atomic

基于 Lock-free 算法，限制多线程对同一个资源进行处理的，它是对于原子的操作类，

它使用 Lock-free 算法替代锁，这样的话开销小，速度快， 对于原子操作类是采用原子操作指令实现的，从而可以保证操作的原子性。什么是原子性？比如一个操作i++；实际上这是三个原子操作，先把i的值读取、然后修改(+1)、最后写入给i。所以使用Atomic原子类操作数，比如：i++；那么它会在这步操作都完成情况下才允许其它线程再对它进行操作，而这个实现则是通过Lock-Free+原子操作指令来确定的

可以看到Lock-free通过三步来进行的，1、循环 2、CAS 3、回退

比如在多个线程操作一个count变量的情况下，则可以把count定义为AtomicInteger，如下：

在每个线程中通过increment()来对count进行计数增加的操作，或者其它一些操作。这样每个线程访问到的将是安全、完整的count。

可以看到我们在申请 count 变量的时候，首先是 通过AtomicInteger 进行修饰的

内部实现：

采用Lock-Free算法替代锁+原子操作指令实现并发情况下资源的安全、完整、一致性

总结：主要是使用 compareAndSet 这个方法去判断操作是否可以进行

compareAndSet(expectedValue, newValue) : 如果当前值(current value)等于期待的值(expectedValue), 则原子地更新指定值为新值(newValue), 如果更新成功，返回true, 否则返回false

缺点：如果多个对象需要进行线程访问保护，那么就不建议使用 Atomic 了

特点：性能非常好

三、Volatile

这个是轻量级的 synchronized ，他最大的特点是可以在多并发的时候保障变量的可见性，什么是可见性，就是在我们线程的内存中修改了变量的值，它会立刻同步到主存中，保证所有变量看到这个值是一致的，而且它的开销比 synchronize 小。

我们的单利模式中常用的就是

Volatile+DCL（双检查锁定）

Volatile 的操作也是由局限性的，因为他对数据的操作不具有原子性，比如数据的操作依赖它自己，如果使用 Vloatile 就会有问题，例如 count++

这样就会有问题

四、synchronized

这个类叫做同步锁，是Lock 的一个简化版本，性能肯定没有 Lock 好，不过他的操作实在是太方便了，所以被广泛使用了

它的原理就是当

所有线程对这块区域的代码访问必须先持有锁才能进入，否则则拦截在外面等待正在持有锁的线程处理完毕再获取锁进入，正因为它基于这种阻塞的策略，所以它的性能不太好，但是由于操作上的优势，只需要简单的声明一下即可，而且被它声明的代码块也是具有操作的原子性。

五、ThreadLocal

首先 ThreadLocal 不是用来解决并发问题的，ThreadLocal.set 的对象是属于线程自己的对象，其他线程是访问不了的。每个线程访问的对象都是不同的

每个线程都有一个 map 叫做 ThreadLocalMap，每次调用 ThreadLocal.set 的时候都会像本线程的 map 中添加一个 key-value 对，key 为 ThreadLocal ，value 是我们想要添加的值，当我们调用 get 方法的时候原理就是一样的了，所以说每个线程的对象都是自己独有的。

另外，说ThreadLocal使得各线程能够保持各自独立的一个对象，并不是通过ThreadLocal.set()来实现的，而是通过每个线程中的new 对象 的操作来创建的对象，每个线程创建一个，不是什么对象的拷贝或副本。 通过ThreadLocal.set()将这个新创建的对象的引用保存到各线程的自己的一个map中，每个线程都有这样一个map，执行ThreadLocal.get()时，各线程从自己的map中取出放进去的对象，因此取出来的是各自自己线程中的对象，ThreadLocal实例是作为map的key来使用的。

应用场景：

ThreadLocal的应用场合，我觉得最适合的是按线程多实例（每个线程对应一个实例）的对象的访问，并且这个对象很多地方都要用到。 

实现原理：

ThreadLocal 里面有一个内部类叫做 ThreadLocalMap 这个类的作用就是用来存储ThreadLocal 和 value 的对应值的，每个 Thread 中都有一个 ThreadLocalMap 实例，在这个实例中存储着每个 ThreadLocal 对应的 value，在ThreadLocal的set函数中，可以看到，其中的map.set(this, value);把当前的threadlocal传入到map中作为键，也就是说，在不同的线程的threadlocals变量中，都会有一个以你所声明的那个线程局部变量threadlocal作为键的key-value。假设说声明了N个这样的线程局部变量变量，那么在线程的ThreadLocalMap中就会有n个分别以你的线程局部变量作为key的键值对。