谈谈 synchronized 和 volatile 的区别
Posted 小羊子说
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了谈谈 synchronized 和 volatile 的区别相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本文从以下三个方面总结synchronized和volatile的区别：
- 原子性
- 内存可见性
- 重排序
文章目录
1. 什么是原子性
原子（Atomic）操作指相应的操作是单一不可分割的操作。
如对 int型变量 count 执行 count++ 时就不是原子性操作。该操作分为三个操作：
1）读取变量 count 的当前值 ;
2）拿 count 的当前值 和 1做加法运算;
3) 将 count 的值 加1后的值赋值给 count 变量。
在多线程环境中，非原子性操作可能会受其他线程的干扰。 如此环境中对count 读取时，可能得到的值是“过期”值，该值可能已经被其他线程修改了。
解决办法之一，引入 synchronized 关键字，可以实现原子性操作。其本质是通过该关键字所包含的临界区的排他性 保证在任何一个时刻只有一个线程能够执行临界区的代码。这使得临界区的代码代表了一个原子性操作。
换个角度理解：用 synchronized 加锁后， 谁得到这把锁 就执行谁的代码，执行完后 释放锁。
2.什么是内存可见性
CPU在执行代码时，为了减少变量访问的时间消耗，可能将代码中访问的值缓存到该 CPU 的缓存区中。因此相应的代码再次访问某个变量时，相应的值 可能是从 CPU的缓存 而不从主内存中读取的。 同样地，代码对这些缓存过的变量的值修改也可能仅是被写入 CPU 缓存区，而没有被写入主内存。
由于每个 CPU 都有自己的缓存区，因此一个CPU缓存区中的内容对于其他 CPU 是不可见的。
于是 在其他CPU 上运行的其他线程 可能无法 “看到”该线程对某个变量的值所做的更改。 这就是“内存可见性”。
换个角度理解：CPU为了效率，有个缓存区，同时有个主内存，一个CPU上运行的线程可能在不同的缓存区中修改值，而没有同步到主内存中，其他线程无法看到（无法访问）该线程修改的值。数据没有同步，于是不可见。
小结：synchronized 可实现原子性，同时也能保证内存的可见性（Memory visibility）。
除了synchronized 能保证内存的可见性，还有谁？
于是volatile联想到了，怎么想到的，深入学习Java线程的同学可能都知道。此时应该放到一起比较一下了，便于了解深入同步机制。
volatile 关键字 也能保证内存的可见性，即一个线程对一个采用了 volatile 关键字修饰的变量的值 的更改对于其他线程访问该变量的线程总是可见。
volatile 实现内存可见性的 核心： 当一个线程修改了一个 volatile 修饰的变量时，该值会被写入主内存（RAM）,而不仅仅是当前 CPU 的缓存区。而其他CPU 缓存区中存储 该变量的值会因些失效。这就保证了其他线程访问该volatile 修饰的变量时总是可以获取该变量的最新值。
换个角度理解：volatile 会把值写入缓存区和主内存中，既然都写入主内存了，其他线程当然可以访问了，也顺其自然的可见了。
补充一点：volatile 并不能像 synchronized 那样 能够保证操作的原子性。
3. 重排序
volatile 关键字 另一个作用是:禁止 指令的重排序(Re-order)。
（注:此处需要深入理解Java内存模型后才好理解）
一切为了效率，编译器和CPU为了执行效率可能会进行指令的重排序。
举例说明，实例变量的初始语句：
SomeClass someObject = new SomeClass();
我们自然想到执行顺序：
- 创建类 SomeClass的实例;
- 将 SomeClass的实例引用 赋值给 变量 someObject。
还是为了效率，指令的重排序可能得到的执行顺序：
- 分配一段存储 SomeClass 的实例内存空间 （堆空间）；
- 将 SomeClass的实例引用 赋值给 变量 someObject；
- 创建类 SomeClass的实例。
于是问题来了，当其他线程访问someObject 时，得到的仅仅是一段存储 SomeClass的内存空间的引用而已，此时的实例化尚未完成。异常就出现了。
解决思路也很简单，由于时指令的重排序闯祸，禁止就行了。而volatile 就是这个作用。
扩展：在双重检查加锁（DCL）单例模式中也是同样的解决办法。
4. 总结
synchronized和volatile的区别：
-
synchronized 能保证原子性和可见性
-
volatile 仅能保证内存可见性
-
synchronized 会导致上下文切换，volatile不会。
（注：上下文切换是线程状态的切换，会给CPU带来额外的开销）
参考资料：
《Java 多线程编程实战指南（设计模式篇）》 黄文海 （著）
以上是关于谈谈 synchronized 和 volatile 的区别的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章