详解java并发编程(2) –Synchronized与Volatile区别

详解java并发编程(2) --Synchronized与Volatile区别

在Java并发编程中，Synchronized和Volatile是两个经常使用的关键字，但是它们的作用和使用场景还是有所区别。本篇攻略将详细介绍Synchronized和Volatile的使用场景、工作原理、优缺点，以及相互之间的区别。

Synchronized关键字

1. 使用场景

Synchronized是Java中的关键字，它可以用来修饰方法和代码块，主要作用是实现多线程访问时的同步。在Java中每个对象都有一个锁，Synchronized就是通过这个锁来实现同步。

2. 工作原理

当一个线程进入一个Synchronized修饰的代码块或方法时，它会尝试去获取对象锁，如果对象锁被其他线程持有，该线程就会被阻塞挂起，直到获取对象锁为止。当该线程执行完毕离开Synchronized代码块或方法时，它会释放对象锁，其他线程可以继续竞争获取该对象的锁。

3. 优缺点

Synchronized的主要优点是简单易用，只需要加上关键字即可实现同步。但是它的缺点也与它的优点息息相关，因为Synchronized是通过锁来实现同步的，这会导致多线程访问时存在性能瓶颈。当多个线程竞争同一个锁时，就会导致性能下降。

4. 示例说明

下面是一个简单的示例，通过Synchronized来实现多线程访问时的同步。

public class SynchronizedDemo implements Runnable {

  private int count = 0;

  @Override
  public void run() {
    synchronized (this) {
      for (int i = 0; i < 5; i++) {
        count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-count:" + count);
      }
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    SynchronizedDemo demo = new SynchronizedDemo();
    new Thread(demo).start();
    new Thread(demo).start();
    new Thread(demo).start();
  }
}

Volatile关键字

1. 使用场景

Volatile是Java中的另一个关键字，它主要用来保证内存可见性。在多线程访问时，多个线程之间共享的内存中的变量有可能会被某个线程修改，但是修改后的值有可能对其他线程并不可见，这样就会导致某些线程拿到的值并不是最新的值，从而导致运行错误。

2. 工作原理

Volatile的工作原理比较简单，它主要是通过内存屏障的方式来保证内存可见性。在Java中，每个线程都有自己的线程栈，线程栈中的变量和主内存中的变量是相互独立的。当一个线程要访问主内存中的变量时，它会把该变量的副本复制到自己的线程栈中进行操作，操作完成后再将结果写回主内存。

但是在某些情况下，写回主内存的时间是不确定的，这就会导致多个线程访问同一个变量时出现问题。为了解决这个问题，Java引入了Volatile关键字，当一个变量被Volatile修饰后，每次访问该变量时都会从主内存中读取最新值，并且每次修改变量的值后都会立即写回主内存。

3. 优缺点

Volatile的优点是保证了内存可见性，它可以保证在多线程访问同一个变量时，变量的值是最新的。但是它的缺点也比较明显，因为Volatile是每次都要从主内存中读取变量的最新值，所以它的性能不如Synchronized。

4. 示例说明

下面是一个简单的示例，通过Volatile来保证多线程访问时的内存可见性。

public class VolatileDemo implements Runnable {

  private volatile int count = 0;

  @Override
  public void run() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
      count++;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-count:" + count);
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    VolatileDemo demo = new VolatileDemo();
    new Thread(demo).start();
    new Thread(demo).start();
    new Thread(demo).start();
  }
}

Synchronized与Volatile的区别

Synchronized和Volatile都是Java中用来实现多线程访问时的同步和共享资源的关键字，但是它们的作用和使用场景还是有所区别。

1. 原子性

Synchronized可以保证一个代码块或方法在同一时刻只能被一个线程执行，这就保证了该代码块或方法的原子性。而Volatile只能保证变量操作的原子性，如果需要保证一系列操作的原子性，则需要使用Synchronized。

2. 内存可见性

Synchronized不仅保证了原子性，还可以保证多线程间的内存可见性，因为每个线程在进入Synchronized代码块时，都会从主内存中读取最新值，每次离开时也会将变量的最新值写回主内存，保证了内存的可见性。而Volatile只能保证一个变量的可见性，如果需要保证多个变量的可见性，则需要使用Synchronized。

3. 性能

由于Synchronized在多线程访问时会存在性能瓶颈，所以在一些执行比较频繁的场景下，使用Volatile会比Synchronized更加高效。但是在数据一致性和线程安全方面，Synchronized仍然是更可靠的选择。

总结

以上是Synchronized和Volatile的使用场景、工作原理、优缺点、以及相互之间的区别。在多线程编程中，Synchronized和Volatile是两个非常重要的关键字，不能够轻易地替代彼此，使用时需要根据实际情况进行选择。