java线程同步volatile与synchronized

Posted 2022-12-05 warmor

前段时间面试时遇到这样一个问题：使用volatile修饰int型变量i，多个线程同时进行i++操作，这样可以实现线程安全吗？我感觉是不可以的，但是又说不出来为什么。下来后翻看了许多资料，终于了解了volatile的含义和用法了，一起来看看吧。
提到线程同步，我们经常会想到两个关键字：volatile和synchronized，那么这两者有什么区别呢？
volatile是变量修饰符，其修饰的变量具有可见性。在Java中为了加快程序的运行效率，对一些变量的操作通常是在寄存器或是cpu缓存上进行的，之后才会同步到内存中，而加了volatile修饰符的变量则是直接读写内存。可见性也就说一旦某个线程修改了该变量，其他线程读值时可以立即获取修改之后的值。
synchronized则作用于一段代码或方法，使用了该修饰符既可以保证可见性，也能够保证原子性。可见性表现在虽然其修饰的代码段或方法里面的读写操作可能在cpu缓存上进行的，不过在出代码段或方法前会把缓存中的数据同步到内存中。原子性表现在要么不执行，要么执行到底。
原子性看起来简单，其实不然，不信？看看下面几个例子：
x = 10;        //语句1
y = x;         //语句2
x++;           //语句3
x = x + 1;     //语句4
这四个语句哪些是原子操作？其实只有语句1是原子操作，怎么样，想不到吧？^^下面我来解释下
语句1就是1个动作，把10写入到内存。
语句2两个动作，先读取x的值，然后再写入内存。
语句3,4是一样的，有三个动作，读取x的值，计算，写入内存。
知道了这些，那么开头的问题就好理解了，比如有两个线程A和B对volatile修饰的i进行++操作，i的初始值是0，A线程执行i++时刚读取了i的值0，就切换到B线程了，B线程（从内存中）读取i的值也为0,然后就切换到A线程继续执行i++操作，完成后i就为1了，接着切换到B线程，因为之前已经读取过了，所以继续执行i++操作，最后的结果i就为1了。
从这里可以看出volatile虽然具有可见性但是并不能保证原子性。
volatile一般是用来作为状态标志的，看个我在java中如何结束线程 一文中举的例子：

class MyThread extends Thread          
    private volatile boolean isStop = false;      
    public void run()   
        while (!isStop)   
            System.out.println("do something");  
          
      
    public void setStop()   
        isStop = true;  
            

使用synchronized主要是用来保证线程安全的，看一个经典的单例模式（双重校验锁）：

class Singleton
    private volatile static Singleton instance = null;     
    private Singleton()      
    public static Singleton getInstance() 
        if(instance==null) 
            synchronized (Singleton.class) 
                if(instance==null)
                    instance = new Singleton();
            
        
        return instance;
    

synchronized的另一种用法是这样的（懒汉模式）：

class Singleton
    private volatile static Singleton instance = null;     
    private Singleton()      
    public static synchronized Singleton getInstance()         
		if(instance==null)
			instance = new Singleton();            
        return instance;
    

（哇塞volatile跟synchronized同台了耶！）
最后再来两篇扩展，写的都很棒!
1、volatile关键字解析，从内存模型，并发中的关键概念，讲到volatile的使用场景 点击打开链接
2、多线程同步的五种方法 点击打开链接