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JAVA多线程之synchronized和volatile实例讲解
2018-04-16 10:37:59      个评论    来源:Evan-Y的博客  
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在多线程中,提到线程安全、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?

1. volatile修饰的变量具有可见性

volatile是变量修饰符,其修饰的变量具有可见性。

可见性也就是说一旦某个线程修改了该被volatile修饰的变量,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,可以立即获取修改之后的值。

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该线程的寄存器或是CPU缓存上进行的,之后才会同步到主存中,而加了volatile修饰符的变量则是直接读写主存。

2. volatile禁止指令重排

volatile可以禁止进行指令重排。

指令重排是指处理器为了提高程序运行效率,可能会对输入代码进行优化,它不保证各个语句的执行顺序同代码中的顺序一致,但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。指令重排序不会影响单个线程的执行,但是会影响到线程并发执行的正确性。

程序执行到volatile修饰变量的读操作或者写操作时,在其前面的操作肯定已经完成,且结果已经对后面的操作可见,在其后面的操作肯定还没有进行。

3. synchronized

synchronized可作用于一段代码或方法,既可以保证可见性,又能够保证原子性。

可见性体现在:通过synchronized或者Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码,并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存中。

原子性表现在:要么不执行,要么执行到底。

4.总结

(1)从而我们可以看出volatile虽然具有可见性但是并不能保证原子性。

(2)性能方面,synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码,就会影响程序执行效率,而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized。

但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的,因为volatile关键字无法保证操作的原子性。

看下面例子:

public class VolatileTest {
    public volatile int inc = 0;
    public void increase() {
        inc++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final VolatileTest test = new VolatileTest();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }

        while(Thread.activeCount()>2)  //保证前面的线程都执行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

例子中用new了10个线程,分别去调用1000次increase()方法,每次运行结果都不一致,都是一个小于10000的数字。自增操作不是原子操作,volatile是不能保证原子性的。使用volatile修饰int型变量i,多个线程同时进行i++操作。比如有两个线程A和B对volatile修饰的i进行i++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。同理可以解释为什么每次运行结果都是小于10000的数字。

但是使用synchronized对部分代码进行如下修改,就能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码。运行结果必然是10000。

public  int inc = 0;  
public synchronized void increase() {  
        inc++;  
}  
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