synchronized和volatile的区别详解

本文讲述了Java中volatile和synchronized的关键特性,包括可见性、指令重排序、线程阻塞和编译器优化。重点强调了在多线程编程中理解共享变量和处理器内存交互的重要性。
synchronized和volatile的区别:

一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:
1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是
立即可见的;
2)禁止进行指令重排序。

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;
synchronized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。

1.volatile仅能使用在变量级别;
synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的;
2.volatile仅能实现变量的修改可见性,并不能保证原子性;

synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
3.volatile不会造成线程的阻塞;
synchronized可能会造成线程的阻塞。

4.volatile标记的变量不会被编译器优化;
synchronized标记的变量可以被编译器优化

讲到Java并发,多线程编程,一定避免不了对关键字volatile的了解,那么如何来认识volatile,从哪些方面来了解它会比较合适呢?

个人认为,既然是多线程编程,那我们在平常的学习中,工作中,大部分都接触到的就是线程安全的概念。

而线程安全就会涉及到共享变量的概念,所以首先,我们得弄清楚共享变量是什么,且处理器和内存间的数据交互机制是如何导致共享变量变得不安全。

转载:https://www.cnblogs.com/gaokeji/p/16058072.html

<think>首先,用户的问题是:“我想理解 synchronized volatileJava 中的作用区别 请问Javasynchronized volatile区别对比”。这是一个关于Java多线程编程的关键概念。 我需要根据系统级指令来构建回答: - 所有行内数学表达式使用$...$格式,但在这个主题中,可能没有数学表达式,所以我可以忽略。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段,同样可能不适用。 - LaTeX语法正确:确保任何公式或代码正确。 - 使用中文回答:整个回答必须是中文。 - 生成相关问题:在回答末尾添加相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识:引用提供的引用内容,如[^1]。 提供的引用: - [^1]: Java面试必备:VolatileSynchronized区别详解。讨论volatilesynchronized区别。 - [^2]: 深入理解 Java 中的 volatile synchronized 关键字。探讨用法、工作原理应用场景。 - [^3]: Java 中的 volatilesynchronized ReentrantLock区别讲解。包括特性示例。 - [^4]: volatile能禁止指令重新排序,保证有序性。讨论volatilesynchronized的作用区别。 - [^5]: volatile无法保证原子性,synchronized可以保证原子性。 用户的需求是理解synchronizedvolatile的作用区别。所以,我需要结构化回答: 1. 介绍synchronizedvolatile的基本作用。 2. 详细比较它们的区别。 3. 使用提供的引用支持点。 4. 保持回答清晰、逐步解决问题。 回答结构: - 开头:简要介绍主题。 - 主体:分点解释作用区别。 - 结尾:总结并生成相关问题。 关键点从引用中提取: - **volatile**: - 保证可见性:当一个线程修改volatile变量时,其他线程立即看到变化。[^2][^3] - 禁止指令重排序:保证有序性。[^4] - 无法保证原子性:例如,i++操作不是原子的。[^5] - **synchronized**: - 保证原子性:通过monitorentermonitorexit指令,确保代码块同一时间只有一个线程访问。[^5] - 保证可见性有序性:因为synchronized块退出时,所有变量写入主内存。[^1][^4] - 用于方法或代码块,提供互斥锁。 区别: 1. **原子性**:synchronized保证原子性,volatile不保证。[^5] 2. **可见性**:两者都保证可见性,但volatile更轻量级。 3. **有序性**:volatile禁止重排序;synchronized通过锁机制间接保证。 4. **使用场景**:volatile适合单个变量的读写;synchronized适合复杂操作或代码块。 5. **性能**:volatile更快,因为无锁;synchronized有锁开销。 在回答中,自然地添加引用标识,例如在相关段落末尾。 生成相关问题: - 基于主题,如性能优化、应用场景等。 - 例如:1. 如何选择使用volatile还是synchronized?2. volatile在哪些场景下适用?3. synchronized的优化方法? 确保回答真实可靠:基于标准Java知识提供的引用。 最终回答大纲: 1. 介绍synchronizedvolatile。 2. 解释各自作用。 3. 对比区别。 4. 总结。 5. 添加相关问题。</think>### Javasynchronized volatile 的作用与区别对比 在 Java 多线程编程中,`synchronized` `volatile` 都是用于解决线程安全问题的关键字,但它们在机制、适用场景效果上有显著差异。下面我将逐步解释它们的作用核心区别,帮助您深入理解。回答基于 Java 内存模型(JMM)标准并发原理,并结合可靠引用进行说明。 #### 1. **synchronized 的作用** - **保证原子性(Atomicity)**:`synchronized` 通过内置锁(monitor lock)确保被修饰的代码块或方法在同一时间只能被一个线程访问。这避免了多线程竞争导致的脏读或写问题。例如,对共享变量的复合操作(如 `i++`)是原子的,因为锁机制通过 `monitorenter` `monitorexit` 指令实现互斥[^5]。 - **保证可见性(Visibility)**:当一个线程退出 `synchronized` 块时,它会强制将所有变量的修改刷新到主内存,其他线程读取时能立即看到最新值。这解决了 CPU 缓存不一致问题[^1][^4]。 - **保证有序性(Ordering)**:`synchronized` 通过锁机制间接防止指令重排序,确保代码执行顺序符合预期[^4]。 - **适用场景**:适合需要互斥访问的复杂操作,如修改多个共享变量或执行临界区代码。例如,银行转账操作需要原子性更新多个账户余额。 ```java public class Counter { private int count = 0; public synchronized void increment() { count++; // 原子操作 } } ``` #### 2. **volatile 的作用** - **保证可见性**:`volatile` 变量被修改后,会立即写回主内存,并无效化其他线程的缓存副本,确保所有线程读取到最新值。这适用于单个变量的读写场景[^2][^3]。 - **保证有序性**:`volatile` 通过内存屏障(Memory Barrier)禁止编译器 CPU 的指令重排序。例如,在 `volatile` 写操作前的指令不能重排到写之后,这保证了操作的顺序性[^4]。 - **不保证原子性**:`volatile` 无法处理复合操作。例如,`volatile int i; i++` 不是原子的,因为 `i++` 涉及读取、修改、写入三步,多线程下可能出错[^5]。 - **适用场景**:适合状态标志或轻量级同步,如控制线程启停的布尔变量。 ```java public class Status { private volatile boolean running = true; // 可见性有序性保证 public void stop() { running = false; // 其他线程立即可见 } } ``` #### 3. **synchronized volatile 的核心区别对比** 以下是两者的关键差异总结,基于 Java 并发模型: | 特性 | synchronized | volatile | 区别说明 | |--------------|-----------------------------------------------|-----------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | **原子性** | ✅ 保证(通过锁机制) | ❌ 不保证(仅适合单个变量读写) | `synchronized` 适合复合操作;`volatile` 只适合简单变量[^5]。 | | **可见性** | ✅ 保证(锁释放时刷新主内存) | ✅ 保证(立即写回主内存) | 两者都保证可见性,但 `volatile` 更轻量级,无锁开销[^1][^2]。 | | **有序性** | ✅ 间接保证(锁机制防止重排序) | ✅ 直接保证(禁止指令重排序) | `volatile` 通过内存屏障实现;`synchronized` 通过锁的 happens-before 规则[^4]。 | | **性能** | 较高开销(锁竞争可能导致线程阻塞) | 低开销(无锁,仅内存屏障) | `volatile` 性能更好,但适用场景有限[^3]。 | | **使用方式** | 修饰方法或代码块(如 `synchronized void method()`) | 修饰变量(如 `volatile int flag`) | `synchronized` 用于代码块;`volatile` 仅用于变量声明[^1][^3]。 | | **适用场景** | 复杂同步(如数据库事务、计数器) | 简单状态标志(如线程控制变量) | 选择依据:操作复杂度;`volatile` 不适合需要原子性的场景[^2][^5]。 | #### 4. **总结** - **synchronized** 是一个重量级同步机制,提供原子性、可见性有序性的全面保障,但以性能开销为代价。它通过锁实现互斥,适合多步操作。 - **volatile** 是一个轻量级关键字,仅保证可见性有序性,无法处理原子操作。它通过内存屏障避免重排序,适合单变量状态管理。 - **实际开发建议**:优先考虑 `volatile` 用于简单标志位;如果需要原子性或复杂同步,使用 `synchronized` 或更高级的锁(如 `ReentrantLock`)。错误使用(如用 `volatile` 替代 `synchronized` 做计数器)会导致线程安全问题[^3][^5]。 通过以上对比,您可以更清晰地根据需求选择合适的关键字。如果您有具体代码示例或场景,我可以进一步分析。
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