今天來聊一聊Java併發編程中兩個經常使用的關鍵字：volatile和synchronized。在介紹這兩個關鍵字以前，首先要搞明白併發編程中的兩個問題：java
線程之間是如何通訊的程序員
線程之間如何同步編程
Java內存模型
Java線程的通訊由Java內存模型（JMM）控制，Java內存模型的抽象如圖：微信
Java線程之間的通訊老是隱式進行，通訊過程對程序員徹底透明。多個線程經過讀-寫共享內存來實現通訊。網絡
圖中線程A與線程B通訊的具體步驟是：多線程
線程A把更新過的共享變量刷新到主內存中併發
線程B從主內存讀取共享變量ide
例如，共享變量x的初始值爲0，線程A將x修改成1（x=x+1），線程B讀取到的x就是1，對於程序員來說，就是線程A給線程B發消息說它把x的值更新爲1。性能
第一個問題搞明白了，再思考一下第二個問題。線程之間如何同步？在併發編程中，有三個重要的概念：原子性、可見性、一致性。atom
原子性
在Java中，對基本數據類型的讀取和賦值操做都屬於原子操做。
x = 10;
x = x + 1;
上面兩條語句中，第一句是原子操做，而第二句不是，爲何呢？實際上，第二句代碼被編譯爲3條指令：
從內存中取x的值
x+1操做
計算結果存入內存
可見性
當多個線程訪問同一變量時，若是有一個線程修改了這個變量，那麼其餘線程馬上能夠看到修改後的值。
有序性
CPU執行指令是按照前後順序執行的，可是指令的順序並不必定等同於代碼的順序，編譯器編譯過程當中，爲了提升性能，經常進行指令重排序。這種重排序不會改變單線程的語義，也就是說，你寫的一段代碼若是是單線程執行，編譯器可能對執行進行重排序，但不論如何排序，最後獲得的結果都是相同的。
另外，若是存在數據依賴性，編譯器不會改變依賴關係的執行順序。數據依賴性是指兩個操做訪問同一個變量，其中一個是寫操做，那麼這兩個操做就有數據依賴性。
重排序對應多線程有哪些影響呢，咱們經過一段代碼來看一下：
class ReorderExample {
int a = 0;
boolean flag = false;
public void writer() {
a = 1; // 1
flag = true; // 2
}
Public void reader() {
if (flag) { // 3
int i = a * a; // 4
……
}
}
}
上述代碼中，flag是變量a被初始化的標識，若是此時有兩個線程A和B，A執行writer()方法，B執行reader()方法。因爲1和二、3和4不存在數據依賴性，那麼就有可能出現這種狀況：
A先執行語句2
B執行了語句3和4
A執行語句1
最終的結果並非咱們想要的，此時，重排序破壞了語義。
線程同步
對於上面所說的線程同步問題如何避免呢？可使用Java中的volatile和synchronized這兩個關鍵字。
volatile
volatile關鍵字比較輕量級，只能夠修飾變量。volatile修飾的變量，若是值被更新，會當即刷新主內存，而讀volatile修飾的變量時，JMM會把線程對應的本地內存置爲無效，從主內存中讀取。這樣volatile就能夠保證線程的可見性。
volatile關鍵字在必定程度上能夠保證有序性：
當第二個操做是volatile寫時，不能進行重排序
當第一個操做是volatile讀時，不能進行重排序
當第一個操做是volatile寫，第二個操做是volatile讀時，不能重排序
爲了實現這些語義，JMM採用屏障插入策略：
在volatile寫操做前插入StoreStore屏障，後面插入StoreLoad屏障
在volatile讀操做後面插入LoadLoad屏障和LoadStore屏障
也就是說，volatile寫操做前的全部寫操做都必須執行完，且須要等到volatile寫操做執行後才能執行讀操做。volatile讀操做執行完以後才能夠進行其餘操做。
能夠把volatile當作一個屏障，其前面的操做不能放到volatile操做後面，後面的操做也不能放到volatile操做前面。
synchronized
synchronized比較重量級，能夠用來修飾方法。synchronized關鍵字是給修飾對象加鎖，只有得到鎖的線程才能夠執行，執行完後釋放鎖。所以synchronized保證了原子性和可見性。
本文分享自微信公衆號 - 代碼潔癖患者（Jackeyzhe2018）。
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