synchronized与volatile的区别及各自的作用、原理(学习记录)

synchronized与volatile的区别，它们的作用及原理?

说到两者的区别，先要了解锁提供的两种特性：互斥（mutual exclusion） 和可见性（visibility）。

互斥：即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。

　　可见性：要更加复杂一些，它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的 —— 如果没有同步机制提供的这种可见性保证，线程看到的共享         变量可能是修改前的值或不一致的值，这将引发许多严重问题。（竞态条件）

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java多线程中的原子性、可见性、有序性
     （1）、原子性：是指线程的多个操作是一个整体，不能被分割，要么就不执行，要么就全部执行完，中间不能被打断。
     （2）、可见性：是指线程之间的可见性，就是一个线程修改后的结果，其他的线程能够立马知道。
     （3）、有序性：为了提高执行效率，java中的编译器和处理器可以对指令进行重新排序，重新排序会影响多线程并发的正确性，有序性就是要保证不进行重新排序（保证线程操作的执行顺序）。

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接着要了解两者的作用及原理：

volatile关键字的作用：
其实volatile关键字的作用就是保证了可见性和有序性（不保证原子性），如果一个共享变量被volatile关键字修饰，那么如果一个线程修改了这个共享变量后，其他线程是立马可知的。为什么是这样的呢？比如，线程A修改了自己的共享变量副本，这时如果该共享变量没有被volatile修饰，那么本次修改不一定会马上将修改结果刷新到主存中，如果此时B去主存中读取共享变量的值，那么这个值就是没有被A修改之前的值。如果该共享变量被volatile修饰了，那么本次修改结果会强制立刻刷新到主存中，如果此时B去主存中读取共享变量的值，那么这个值就是被A修改之后的值了。
volatile能禁止指令重新排序，在指令重排序优化时，在volatile变量之前的指令不能在volatile之后执行，在volatile之后的指令也不能在volatile之前执行，所以它保证了有序性。

synchronized关键字的作用
synchronized提供了同步锁的概念，被synchronized修饰的代码段可以防止被多个线程同时执行，必须一个线程把synchronized修饰的代码段都执行完毕了，其他的线程才能开始执行这段代码。
因为synchronized保证了在同一时刻，只能有一个线程执行同步代码块，所以执行同步代码块的时候相当于是单线程操作了，那么线程的可见性、原子性、有序性（线程之间的执行顺序）它都能保证了。

看到这里就知道了一些基本区别，volatile保证了可见性和有序性（不保证原子性）但是synchronized保证了可见性和有序性的同时还保证了原子性。

接着就是它们具体的区别：

1）volatile本质是告诉JVM当前变量在寄存器中的值是不确定的，需要从主存中读取。synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其它线程被阻塞。

2）volatile仅能使用在变量级别，synchronized则可以使用在变量、方法。

   3）volatile仅能实现变量修改的可见性，而synchronized则可以保证变量修改的可见性和原子性。《Java编程思想》上说，定义long或double时，如果使用volatile关键字(简单的赋值与返回操作)，就会获得原子性。(常规状态下，这两个变量由于其长度，其操作不是原子的)

   4）volatile不会造成线程阻塞，synchronized会造成线程阻塞。

   5）使用volatile而不是synchronized的唯一安全情况是类中只有一个可变的域。

简明扼要来说就是一下三点：

（1）、volatile只能作用于变量，使用范围较小。synchronized可以用在变量、方法、类、同步代码块等，使用范围比较广。
（2）、volatile只能保证可见性和有序性，不能保证原子性。而可见性、有序性、原子性synchronized都可以包证。
（3）、volatile不会造成线程阻塞。synchronized可能会造成线程阻塞。