详解synchronized和volatile有什么区别

编程入门行业动态更新时间:2024-10-15 18:25:59

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详解synchronized和volatile有什么区别

一、synchronized

二、volatile

三、总结

synchronized 和 volatile 都是Java中用于实现多线程编程时的关键字，但它们用于不同的场景，并具有不同的行为和效果。

一、synchronized

方法级别的synchronized：

1.1. 实例方法同步：如果你在实例方法前面使用synchronized关键字，那么这个方法将成为对象级别的同步方法。这意味着同一对象的不同线程将争夺对方法的访问。
```
public synchronized void synchronizedMethod() { // 同步代码块 }
```
1.2. 静态方法同步：如果你在静态方法前面使用synchronized，那么这个方法将成为类级别的同步方法。这意味着不同对象的不同线程将争夺对方法的访问。
```
public static synchronized void synchronizedStaticMethod() { // 同步代码块 }
```
代码块级别的synchronized：

你也可以使用synchronized来创建代码块，以在其中实现同步。这允许你更精确地控制需要同步的代码段。
```
synchronized (lockObject) { // 同步代码块 }
```
在代码块中，lockObject 是一个任意的对象，可以用于同步。
同步原理：

当一个线程进入一个同步方法或代码块时，它会尝试获取与该方法或代码块关联的锁。如果锁已被另一个线程占用，那么当前线程将被阻塞，直到锁可用。一旦线程成功获得锁，它就可以执行同步代码，当代码执行完毕时，它会释放锁，以便其他线程可以获得它。
同步的作用：

防止竞态条件：多个线程同时访问和修改共享数据时可能导致数据不一致。同步可以防止竞态条件，确保一次只有一个线程访问共享资源。
实现线程间协作：通过使用等待和通知机制（如wait()和notify()方法），同步可以实现线程间的协作，允许线程等待某个条件满足后再执行。

注意事项：

过度同步可能导致性能问题，因此应该仅在必要时使用同步。
同步锁的范围应尽量小，以最大程度减小锁的争夺。
同步应避免嵌套，以防止死锁的发生。
使用高级并发工具（如java.util.concurrent包中的类）来替代传统的synchronized，以更好地控制并发。

二、volatile

volatile 是Java关键字之一，用于声明一个变量，以确保多线程环境下对该变量的操作具有可见性。volatile 变量的主要特性是，当一个线程修改了 volatile 变量的值，其他线程可以立即看到这个变化，而不会使用本地缓存的副本。

可见性：

volatile 变量保证了多个线程对该变量的操作对其他线程是可见的。这意味着当一个线程修改了 volatile 变量的值，这个变化对其他线程是立即可见的，而不会出现使用过期值的情况。
无法确保原子性：

尽管 volatile 变量保证了可见性，但它并不提供原子性。这意味着 volatile 变量可以用于简单的读取和写入操作，但不能用于复合操作，如检查-运行-修改（check-then-act）或自增操作。要执行复合操作的原子性，需要使用 synchronized 或其他锁机制。
禁止指令重排序：

除了可见性，volatile 还会禁止编译器和运行时环境对 volatile 变量的操作进行指令重排序。这确保了在 volatile 变量上的操作按照程序中的顺序执行。
用途：

volatile 变量通常用于标记状态标志、控制变量以及一些需要确保可见性的简单变量。它常见的用途包括在多线程环境中控制线程的启动和停止、实现双重检查锁定（Double-Checked Locking）等。
性能：

由于 volatile 变量不引入锁机制，它通常比使用锁的方式具有更好的性能。这使得 volatile 适合于高度并发的场景，但请注意，它仅适用于特定类型的变量。

需要注意的是，尽管 volatile 变量可以确保可见性，但它不能用于替代 synchronized，特别是在需要互斥同步的情况下。volatile 不提供互斥性，因此它不能防止多个线程同时访问和修改变量。如果需要同时确保可见性和互斥性，通常需要使用 synchronized 或其他锁机制。