十五、volatile和synchronize的区别

最新推荐文章于 2024-08-22 20:48:04 发布
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本文深入探讨了Java中Volatile关键字与Synchronized机制的区别，包括它们的作用范围、线程安全性、性能影响及编译器优化等方面，为开发者提供选择合适并发控制手段的指导。

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  1. volatile本质是在告诉JVM当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；synchronize则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量、其他线程被阻塞住。
  2. volatile仅能使用在变量级别；synchronize则可以使用在变量、方法、和类级别的。
  3. volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性，所以不能用来同步；而synchronize则可以保证变量的修改可见性和原子性。
  4. volatile不会造成线程的阻塞；synchronize可能造成线程的阻塞。
  5. volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronize标记的变量可以被编译器优化。
  6. volatile是轻量级的，只能修饰变量，而synchronize是重量级的，还可以修饰方法。
【Android面试八股文】volatile和synchronize有什么区别?
字节卷动
06-11 422
是两个重要的关键字，它们分别用于处理并发访问共享变量的问题。尽管它们都可以用于确保多线程环境下的数据一致性，但在实际应用中却有着明显的区别和适用场景。更适合在复杂的临界区控制、共享资源的读写操作等涉及到原子性和互斥性的场景中使用，它可以确保线程安全，但可能会引起性能开销。适合在简单的标识位状态切换、双重检查锁定等场景中使用，它能够确保可见性，但无法保证原子性和互斥性；更多的特性和灵活性，可以根据具体需求选择合适的并发处理方式。此外，在 Java 5 之后，还引入了更灵活的锁机制，如。，它们提供了比传统的。
synchronized、volatile区别
Willdas博客
11-25 689
这里从哪读取我并不明确，一般来说应该是先在进行修改的缓存A中修改为新值，然后通知其他缓存清除掉此变量，当其他缓存B中的线程读取此变量时，会向总线发送消息，这时存储新值的缓存A获取到消息，将新值传给B。当变量需要更新时都是此步骤，volatile的作用是被其修饰的变量，每次更新时，都会刷新上述步骤。如果缓存在处理器的缓存行中，内存区域在LOCK操作期间被锁定，当它执行锁操作，回写主内存时，处理器不在总线锁上声言LOCK#信号，而是修改内部内存地址，并允许它的缓存一致性机制来保证操作的原子性。
volatile与synchronized的区别
04-24
volatile与synchronized的区别,锁提供了两种主要特性：互斥（mutual exclusion） 和可见性（visibility）
volatile和synchronize的区别
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文章目录原子性（atomicity）和可见性（visibility）volatile使用场景synchronized区别 原子性（at...
【面试题】volatile和synchronize的比较
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volatile和synchronize的比较： volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile的性能要比synchronize好；volatile只能用于修饰变量，synchronize可以用于修饰方法、代码块。随着jdk技术的发展，synchronize在执行效率上会得到较大提升，所以synchronize在项目过程中还是较为常见的； 多线程访问volatile不会发生阻塞；而...
synchronize和volatile的区别
发光并非太阳的专利，你也可以发光。
10-12 271
前言 面试的时候经常被问到synchronized与volatile的区别，你可能会奇怪他俩有什么关系吗，如果觉着关系不大，但是又不能直接说，只能回答他们的共性和区别就ok了。 说到这个两个，那就不得不先说一下线程的安全保证 多线程只有保证如下基本特性时才能保证安全： 可见性：线程都是基于cpu的运算，cpu有缓冲区，所以每次在计算的时候都会把数据加载到缓冲区中计算，那计算好的数据最终被会写到主存...
synchronized和volatile的区别
zwb的博客
04-12 6623
volatile：适用于只需要保证某个变量的可见性，而不需要同步控制的场景，如状态标志位等。synchronized修饰代码块，可以设置为锁对象，或者锁引用类型的变量、常量。synchronized修饰普通方法，锁的是方法的调用者，也就是对象。synchronized修饰静态方法，锁的是当前类的class对象。synchronized是修饰方法，代码块或整个类。synchronized，可以保证变量修改的。synchronized：加锁；的情况，例如对共享资源的读写操作。volatile是修饰变量。
synchronized和volatile关键字实现和底层原理详解
Charte的博客
01-02 6292
需要有一个地方来存储抢占锁的标记，否则当其他线程来抢占资源时，不知道当前是应该正常执行还是应该排队。实际上，这个锁标记是存储在对象头中的。
Java并发控制：volatile和synchronized的底层实现原理
斌斌(Java)
08-22 978
在 Java 中，volatile 和 synchronized 是两种重要的并发控制机制，它们用于保证多线程环境下的数据一致性。volatile 用于声明一个变量的可见性和禁止指令重排，而 synchronized 用于确保代码块或方法的互斥访问。本文将深入探讨这两个关键字的底层实现原理和技术细节。结合JMM和内存屏障的信息，在HotSpot JVM中volatile的底层实现主要依赖于内存屏障，在读取和更新volatile变量的前后添加相应的内存屏障来规范了变量的访问方式。
JAVA多线程并发（二）-- volatile和synchronized 详解
dazhong2012的专栏
05-15 446
volatile是一个类型修饰符，用来确保对一个变量的读取和写入操作不会被编译器重排序，并且每次读取都直接从主内存中获取最新值，写入时也直接写入主内存，从而保证了多线程环境下的可见性。但需要注意的是，volatile不能保证复合操作（如count++）的原子性。volatile关键字用于确保变量的可见性（visibility）和有序性（ordering），但不保证原子性（atomicity）。
volatile与synchronize区别:
Hello_word_2
09-03 705
volatile与synchronize区别: 1.volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile的性能要比synchronize好；volatile只能用于修饰变量，synchronize可以用于修饰方法、代码块。随着jdk技术的发展，synchronize在执行效率上会得到较大提升，所以synchronize在项目过程中还是较为常见的；2.多线程访问volatile不会发生阻塞...
synchronize和volatile
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https://mp.weixin.qq.com/ssrc=11×tamp=1563424189&ver=1735&signature=vvoQYjKNfiwpMzWjsIiREYSvk2J2KaaFRT7X6RqFAi*NoLzGGElq8Rym8**YYKW6XCKtTWCoHSlM3M0St1LfoUGChTBZx6797bOIKmFpJK6rpvlLWjWGQlwxvJLw...
volatile和synchronized的区别
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<think>好的，我现在需要解释volatile关键字的应用场景。首先，我得回忆一下volatile的基本作用，它告诉编译器不要对这个变量进行优化，每次访问都必须从内存中读取或写入。接下来，我需要想用户可能的背景，可能是刚开始学习嵌入式或者多线程编程，所以需要例子简单明了。 首先，应用场景一应该是硬件寄存器访问。比如在嵌入式系统中，外设寄存器的值可能会被硬件改变，编译器如果优化掉重复读取，就会导致程序错误。这时候用volatile声明寄存器变量，确保每次访问都真实读取。 第二个场景可能是多线程中的共享变量。比如一个标志位被另一个线程修改，如果编译器优化后只从寄存器读取，可能导致循环无法退出。不过这里要注意，volatile不能替代同步机制，只是保证可见性，可能还需要结合锁或者原子操作。 第三个场景是信号处理函数中的变量。当主程序和一个信号处理函数共享变量时，编译器可能优化掉对变量的访问，导致信号处理修改的变量不被主程序察觉，这时候用volatile确保每次访问都从内存读取。 接下来要考虑是否需要提到禁用编译器优化的情况，比如某些调试场景下强制检查内存值。或者可能存在的误区，比如误以为volatile可以解决所有并发问题，但实际上它不保证原子性，需要补充说明。 还要考虑举例是否合适，比如中断服务程序修改全局变量，主循环中检测该变量，这时候必须用volatile。或者内存映射的硬件寄存器，每次读取都可能得到不同的值。 有没有其他场景？比如使用内存屏障时，或者在某些嵌入式系统的轮询操作中，持续检查某个状态寄存器，必须用volatile防止被优化掉。 需要提醒用户，虽然volatile有用，但不应滥用，只有在确实需要防止优化的情况下使用，否则可能影响性能。同时，区分volatile和原子操作、内存屏障的区别，避免混淆。 可能的结构：先定义volatile的作用，然后分点列出不同场景，每个场景举例说明，最后注意事项或常见误区。这样用户容易理解，结构清晰。 检查是否有错误，比如多线程中volatile的局限性，必须指出不能替代锁。同时，嵌入式中的例子是否准确，比如GPIO寄存器访问是否正确使用volatile。 总结，确保回答涵盖主要应用场景，例子具体，并指出注意事项，帮助用户正确使用volatile关键字。</think>### 一、volatile 关键字的本质作用 **强制内存可见性**：告知编译器必须从内存直接读写变量，禁止任何形式的优化（寄存器缓存、指令重排等） --- ### 二、典型应用场景 #### 场景 1：硬件寄存器访问（嵌入式开发） ```c // GPIO 状态寄存器映射 volatile uint32_t* GPIO_STATUS = (uint32_t*)0x40020000; void check_button() { while(*GPIO_STATUS & 0x01) { // 每次循环都真实读取硬件寄存器 // 等待按键释放 } } ``` **必要性**：硬件寄存器的值可能随时被外部设备改变，编译器优化会导致读取过时数据 --- #### 场景 2：中断服务程序共享变量 ```c volatile bool data_ready = false; // 中断标记 // 中断服务程序 void ISR() { data_ready = true; } void main_loop() { while(!data_ready) { // 必须检测内存真实值 // 等待中断 } process_data(); } ``` **危险情况**：若无 volatile，编译器可能将循环优化为 `while(true)` --- #### 场景 3：多线程共享标志位（需配合原子操作） ```c volatile sig_atomic_t shutdown_flag = 0; // 信号处理函数 void sig_handler(int sig) { shutdown_flag = 1; } void worker_thread() { while(!shutdown_flag) { // 必须检查内存最新值 // 执行任务 } } ``` **注意事项**： - 仅适用于**单写者**场景 - 需配合 `sig_atomic_t` 等保证原子性 - 复杂共享数据仍需互斥锁 --- #### 场景 4：内存映射I/O操作 ```c volatile char* vga_buffer = (char*)0xB8000; void draw_pixel(int x, int y, char color) { vga_buffer[y*80 + x] = color; // 直接写入显存 } ``` **特性**：显存内容会被显卡硬件读取，编译器不可优化写操作 --- ### 三、危险误区警示 | 错误认知 | 正解 | |-------------------------|---------------------------------------| | "volatile 能解决线程安全" | 仅保证可见性，不保证原子性 | | "所有全局变量都该加volatile" | 会严重降低性能 | | "volatile替代内存屏障" | 仍需 `__sync_synchronize()` 等屏障指令 | --- ### 四、开发调试技巧 1. **反汇编验证**：通过 `objdump -d` 查看是否生成真实内存访问指令 2. **编译器诊断**：使用 `-O2` 优化时观察变量访问行为变化 3. **典型错误模式**： ```c int* ptr = (int*)0x1234; *ptr = 5; // 无volatile时可能被优化掉 ``` --- ### 五、性能影响评估 通过 Linux `perf` 工具测试： ```bash # 对比有/无volatile的循环速度 perf stat -e cycles ./test_program ``` **典型结果**： - volatile 变量访问会增加 3-5 倍时钟周期 - 内存总线压力可能上升 20% --- 建议结合 `const volatile` 使用（如只读传感器寄存器），既防止意外修改又保证访问真实性。在 RTOS 中需特别注意 volatile 与任务调度的配合使用。
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