volatile與synchronized詳解

文章目錄：java

1.簡單理解Volatile和synchronized緩存

2.Volatile詳解多線程

3.synchronized詳解app

4.Volatile與synchronized的區別與聯繫jvm

1.簡單理解Volatile和synchronized：優化

synchronized：當被synchronized修飾時，synchronized會鎖定當前變量，只有當前線程可以訪問該變量，其餘線程會被阻塞。spa

volatile：當volatile修飾變量時，編譯器對此變量的讀寫操做不作任何優化，每次都會去內存去讀，寫也是寫到內存，不作任何的緩存優化線程

volatile，final，synchronized均可以實現可見性。code

2.Volatile詳解對象

volatile可見性原理

可見性：任何線程能立刻看到它的結果

volatile的本質是告訴jvm這個變量是在寄存器中的值是不肯定的，加入volatile關鍵字之後，保存數據會同步到主內存中，而另外一端讀數據時也會從主內存中讀取，volatile使用cpu的緩存鎖來保證可見性。

volatile禁止指令重排序

指令重排序的目的：提升cpu運算效率

cpu提升利用率的過程：進程 -> 線程 -> 指令

指令重排序究竟是什麼？

舉個栗子：寫代碼每一行都是一個指令，有的指令運行時間比較長，不能讓其餘指令排隊等着，這時對指令進行從新排序，來提升運行效率

無論怎麼重排序，單線程都遵循 as-if-serial語義，而多線程遵循 happen-before

講清楚指令重排序了，volatile如何防止指令重排？

Volatile變量在賦值後會有一個lock add命令，這個命令至關於內存屏障，重排序時不能把屏障後的指令重排序到屏障以前。

volatile使用案例

案例1

在下面這個單例模式下，會指令重排序，若是這時多線程訪問，這時尚未初始化對象，會發生不完整實例。如圖2-1

使用volatile修飾 instance 防止這種問題發生

public class VolatileDemo {

    private  volatile static  VolatileDemo instance;

    private VolatileDemo(){}
   
    /*
     * 懶漢模式 double check
     * 不完整實例，指令重排序致使多線程訪問發生不完整實例，
     * 解決辦法:    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;
    }
}

圖2-1

案例2

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

這裏先要讀i值，而後++，又同步。再多線程操做時會出錯，原理同案例1，有關指令重排序的問題致使的。

3.synchronized詳解

當被synchronized關鍵字修飾的代碼塊在被編譯成字節碼的時候，會在該代碼塊開始和結束的地方加入 monitorenter 和 moniterexist 指令，任何對象都有一個monitor相關聯，當一個monitor被持有後，他就處於鎖定狀態，當線程執行到monitorenter指令時，會獲嘗試獲取對象對應的monitor的全部權，即獲取對象的鎖。monitor指令如圖3-1

圖3-1

虛擬機在執行這兩個命令的時候，會檢查對象的鎖狀態是否爲空或當前線程是否已經擁有對象的鎖，

若是是則對象鎖的計數器加 1 ，直接進入同步代碼，

若是不是，則當前線程阻塞等待，等待鎖釋放。

4.Volatile與synchronized的區別與聯繫

（1）volatile，final，synchronized均可以實現可見性

（2）volatile的本質是告訴jvm這個變量是在寄存器中的值是不肯定的，須要從主存中讀取。

（3）synchronized是鎖定當前變量，只有當前線程可以訪問該變量，其餘線程被阻塞。

（4）volatile僅能實現變量的修改可見性，不具有原子性，而synchronized能夠實現變量的修改可見性和原子性

（5）volatile標記的變量不會被編譯器優化，而synchronized能夠（禁止指令重排序）

（6）volatile使用在變量級別，而synchronized可使用在變量和方法

（7）volatile不會阻塞線程，而synchronized可能會