前言

提到synchronized和volatile這兩個(gè)有關(guān)線程的關(guān)鍵字，那我們先來說一下Java的內(nèi)存模型(JMM)。

Java內(nèi)存模型(java Memory Model)描述了Java程序中各種變量(線程共享變量)的訪問規(guī)則，以及在JVM中將變量存儲(chǔ)到內(nèi)存和從內(nèi)存中讀取出變量這樣的底層細(xì)節(jié)。

首先了解兩個(gè)概念:

1. 可見性: 一個(gè)線程對共享變量值的修改，能夠及時(shí)地被其他線程看到。
2. 共享變量: 如果一個(gè)變量在多個(gè)線程的工作內(nèi)存中都存在副本，那么這個(gè)變量就是這幾個(gè)線程的共享變量。

共享變量可見性實(shí)現(xiàn)的原理

線程1對共享變量的修改要想被線程2及時(shí)看到，必須要經(jīng)過以下兩個(gè)步驟:

1. 在工作內(nèi)存1中更新過的共享變量刷新到主內(nèi)存中;
2. 將主內(nèi)存中最新的共享變量的值更新到在工作內(nèi)存2中

其中線程對共享變量的操作，遵循以下兩個(gè)規(guī)則:

1. 線程對共享變量的所有操作都必須在自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接從主內(nèi)存中讀寫;
2. 不同線程之間無法直接訪問其他線程工作內(nèi)存的變量，線程間變量值的傳遞需要通過主內(nèi)存來完成。

可見性 

要實(shí)現(xiàn)共享變量的可見性，必須保證兩點(diǎn):

• 線程修改后的共享變量能夠及時(shí)從工作內(nèi)存刷新到主內(nèi)存中
• 其他線程能夠及時(shí)把共享變量的最新值從主內(nèi)存更新到自己的工作內(nèi)存中

可見性的實(shí)現(xiàn)方式:

• synchronized
• volatile

synchronized實(shí)現(xiàn)可見性

• 線程解鎖前，必須把共享變量的最新值刷新到主內(nèi)存中;
• 線程加鎖時(shí)，將清空工作內(nèi)存中共享變量的值，從而使用共享變量時(shí)，需要從主內(nèi)尋中重新讀取最新的值(注意:加鎖和解鎖試一把鎖)

注意:線程解鎖前對共享變量的修改在下次加鎖時(shí)對其他線程可見

線程執(zhí)行互斥代碼的過程:

• 獲得互斥鎖;
• 清空工作內(nèi)存;
• 從主內(nèi)存拷貝變量的最新副本到工作的內(nèi)存;
• 執(zhí)行代碼;
• 將更改后的共享變量的值刷新到主內(nèi)存;
• 釋放互斥鎖.

重排序:

代碼書寫的順序與實(shí)際執(zhí)行的順序不同，指令重排序是編譯器或處理器為了提高程序性能而做的優(yōu)化

•  編譯器優(yōu)化的重排序(編譯器優(yōu)化)
• 指令級并行重排序(處理器優(yōu)化)
• 內(nèi)存系統(tǒng)的重排序(處理器優(yōu)化)

volatile實(shí)現(xiàn)可見性

volatile通過加入內(nèi)存屏障和禁止重排序優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)的

• 對volatile變量執(zhí)行寫操作時(shí),會(huì)在寫操作后加入一條store屏障指令
• 對volatile變量執(zhí)行讀操作時(shí),會(huì)在讀操作前加入一條load屏障指令

線程寫volatile變量的過程:

1. 改變線程工作內(nèi)存中volatile變量副本的值
2. 將改變后的副本的值從工作內(nèi)存刷新到主內(nèi)存 

線程讀volatile變量的過程:

• 從主內(nèi)存中讀取volatile變量的最新值到線程的工作內(nèi)存中;
• 從工作內(nèi)存中讀取volatile變量的副本; 

volatile不能保證volatile變量復(fù)合操作的原子性:

不是原子操作;

private int number = 0;
number ++ ;

加入synchronized，變?yōu)樵硬僮?/p>

synchronized(this){
  number++;
}

變?yōu)関olatile變量，無法保障原子性

private volatile int number = 0;

解決方案:

保證number自增操作的原子性:

• 使用synchronized關(guān)鍵字
• 使用ReentrantLock(java.util.concurrent.locks包下)
• 使用AtomicInterger(java.util.concurrent.atomic包下)

    //Reentranlock
    public int increase(){
	lock.lock();
	try{
		number++;
	}finally{
		lock.unlock();
	}
	return number;
}

volatile適用場合

要在多線程中安全的使用volatile變量，必須同時(shí)滿足:

• 對變量的寫入操作不依賴其當(dāng)前值;
  • 不滿足:number++、count=count *5等
  • 滿足：boolean變量、記錄溫度變化的變量等
• 該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
  •  不滿足： low<up

總結(jié)

synchronized和volatile的區(qū)別

volatile不需要加鎖，比synchronized更輕量級，不會(huì)阻塞線程;從內(nèi)存可見性角度，volatile讀相當(dāng)于加鎖，volatile寫相當(dāng)于解鎖;synchronzied既能夠保障可見性，又能保證原子性，而volatile只能保證可見性，無法保證原子性。

到此這篇關(guān)于Java線程中synchronized和volatile關(guān)鍵字的區(qū)別詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)synchronized和volatile關(guān)鍵字內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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