关于volatile和synchronized的理解.

首先我们先看一下每个线程对应我们内存的模型。

 

每个线程都有一个私有的本地内存,存储共享变量的副本,从主内存获取到数据。

线程A和线程B通信的过程是线程A把本地内存的数据同步到主内存中,线程B在从主内存中获取到共享变量刷新到本地内存中。

主内存中有一个共享变量 x=0,线程A想把x=0>---->x=1,首先本地内存中修改x=1然后同步主内存,线程B从主内存中读取变量然后载刷新到线程B的本地内存中,线程A什么时候去刷新主内存的变量这个是不确定的,线程B什么时候去同步也是不确定,就导致了线程安全性问题.

volitile可以解决这种可见性问题

 1、  对于声明volitile的变量,在每次进行写操作的,jmv会向处理器发送一条Lock前缀的指令,会把这个变量所在的缓存行数据          写回系统内存中。

 2、在多处理器的情况下,保证每个处理器缓存一致性的特点,就会实现缓存一致性协议。

 3、多处理器会监听到主内存中的变量是否发生变化,查看自己缓存的值是否过期了,设置失效,重新从主存中读取。

但是会出现复合性问题

Volatile int i = 0;

public void update(){

         i++;

}

I++涉及到三个步骤,所以会有并发问题。

syschronized主要是实现一个锁的机制

 

使用monitor进行加锁,如果没有获取到锁的线程会放进一个queue里,进行再次获取锁。

 

 

 

<think>首先,用户的问题是:“我想理解 synchronized volatile 在 Java 中的作用区别 请问Java 中 synchronized volatile 的区别对比”。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的区别详解。讨论volatilesynchronized的区别。 - [^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>### Java 中 synchronized 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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