Volatile与synchronized详解

文章目录：

1.简单理解Volatile和synchronized

2.Volatile详解

3.synchronized详解

4.Volatile与synchronized的区别与联系

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1.简单理解Volatile和synchronized：

synchronized：当被synchronized修饰时，synchronized会锁定当前变量，只有当前线程能够访问该变量，其他线程会被阻塞。

volatile：当volatile修饰变量时，编译器对此变量的读写操作不做任何优化，每次都会去内存去读，写也是写到内存，不做任何的缓存优化

volatile，final，synchronized都可以实现可见性。

2.Volatile详解

volatile可见性原理

可见性：任何线程能马上看到它的结果

volatile的本质是告诉jvm这个变量是在寄存器中的值是不确定的，加入volatile关键字以后，保存数据会同步到主内存中，而另一端读数据时也会从主内存中读取，volatile使用cpu的缓存锁来保证可见性。

 

volatile禁止指令重排序

指令重排序的目的： 提高cpu运算效率

cpu提高利用率的过程：进程 -> 线程 -> 指令 

指令重排序到底是什么？

举个栗子：写代码每一行都是一个指令，有的指令运行时间比较长，不能让其他指令排队等着，这时对指令进行重新排序，来提高运行效率

不管怎么重排序，单线程都遵循 as-if-serial语义，而多线程遵循 happen-before

讲清楚指令重排序了，volatile如何防止指令重排？

Volatile变量在赋值后会有一个lock add命令，这个命令相当于内存屏障，重排序时不能把屏障后的指令重排序到屏障之前。

volatile使用案例

案例1

在下面这个单例模式下，会指令重排序，如果这时多线程访问，这时还没有初始化对象，会发生不完整实例。 如图2-1

使用volatile修饰 instance 防止这种问题发生

public class VolatileDemo {

    private  volatile static  VolatileDemo instance;

    private VolatileDemo(){}
   
    /*
     * 懒汉模式 double check
     * 不完整实例，指令重排序导致多线程访问发生不完整实例，
     * 解决办法:    private volatile static  VolatileDemo instance;
     * 防止指令重排序
     * */

    public static VolatileDemo getInstance2(){
        if (instance == null ){
            synchronized (VolatileDemo.class){
                if (instance == null){
                    instance = new VolatileDemo();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

 

图 2-1

 

案例2

volatile int i;
public void add{
    i++;
}

这里先要读i值 ，然后++，又同步。 再多线程操作时会出错，原理同案例1，有关指令重排序的问题导致的。

3.synchronized详解

当被synchronized关键字修饰的代码块在被编译成字节码的时候，会在该代码块开始和结束的地方加入 monitorenter 和 moniterexist 指令，任何对象都有一个monitor相关联，当一个monitor被持有后，他就处于锁定状态，当线程执行到monitorenter指令时，会获尝试获取对象对应的monitor的所有权，即获取对象的锁。monitor指令如图3-1

图 3-1

虚拟机在执行这两个命令的时候，会检查对象的锁状态是否为空或当前线程是否已经拥有对象的锁，

如果是 则对象锁的计数器加 1 ，直接进入同步代码，

如果不是，则当前线程阻塞等待，等待锁释放。

4.Volatile与synchronized的区别与联系

（1）volatile，final，synchronized都可以实现可见性

（2）volatile的本质是告诉jvm这个变量是在寄存器中的值是不确定的，需要从主存中读取。

（3）synchronized是锁定当前变量，只有当前线程能够访问该变量，其他线程被阻塞。

（4）volatile仅能实现变量的修改可见性，不具备原子性，而synchronized可以实现变量的修改可见性和原子性

（5）volatile标记的变量不会被编译器优化，而synchronized可以（禁止指令重排序）

（6）volatile使用在变量级别，而synchronized可以使用在变量和方法

（7）volatile不会阻塞线程，而synchronized可能会

 

如果还想看更多关于并发编程知识，这里有一份我的总结

https://blog.csdn.net/dadajixxx/article/details/88427190