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今天来介绍一下Java面试中最常会被面试官说到的问题，也是Java多线程中经常被问到的问题：synchronized和volatile的差异，期望可以协助到Java相关方面的求职者。

Java内存模型(JMM)

说到这两个有关于线程的关键字，那么咱们不得不说到Java的内存模型了(JMM)，下面咱们先看一下 Java内存模型 在处理多线程方面的作业原理图。

京东面试题：说说synchronized和volatile的区别

Java内存模型(java Memory Model) 描绘了Java程序中各种变量(线程同享变量)的拜访规矩，以及在JVM中将变量存储到内存和从内存中读取出变量这样的底层细节。

✔两个重要概念

可见性：一个线程对同享变量值的修正，可以及时地被其他线程看到。
同享变量：假如一个变量在多个线程的作业内存中都存在副本，那么这个变量便是这几个线程的同享变量。

同享变量可见性完结的原理

线程1对同享变量的修正要想被线程2及时看到，有必要要通过如下两个过程:

  • 把作业内存1中更新过的同享变量刷新到主内存中
  • 将主内存中最新的同享变量的值更新到作业内存2中

下图为一个同享变量完结可见性原理的一个示例：

京东面试题：说说synchronized和volatile的区别

其中，线程对同享变量的操作，遵循以下两条规矩:

  • 线程对同享变量的一切操作都有必要在自己的作业内存中进行，不能直接从主内存中读写
  • 不同线程之间无法直接拜访其他线程作业内存中的变量，线程间变量值的传递需要通过主内存来完结

可见性

要完结同享变量的可见性，有必要确保两点：

  • 线程修正后的同享变量值可以及时从作业内存刷新到主内存中
  • 其他线程可以及时把同享变量的最新值从主内存更新到自己的作业内存中

可见性的完结方式

  • synchronized
  • volatile

synchronized关键字

synchronoized完结可见性

  • 原子性（同步）
  • 可见性

JMM关于synchronized的两条规定

  • 线程解锁前，有必要把同享变量的最新值刷新到主内存中
  • 线程加锁时，将清空作业内存中同享变量的值，从而运用同享变量时，需要从主内存中重新读取最新的值(留意：加锁与解锁需要是同一把锁)

留意：线程解锁前对同享变量的修正在下次加锁时对其他线程可见

synchronized的效果范围

  • 饰实例办法: 效果于当时目标实例加锁，进入同步代码前要取得当时目标实例的锁
  • 润饰静态办法: 也便是给当时类加锁，会效果于类的一切目标实例，由于静态成员不属于任何一个实例目标，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管new了多少个目标，只有一份）。所以假如一个线程A调用一个实例目标的非静态 synchronized 办法，而线程B需要调用这个实例目标所属类的静态 synchronized 办法，是答应的，不会发生互斥现象，由于拜访静态 synchronized 办法占用的锁是当时类的锁，而拜访非静态 synchronized 办法占用的锁是当时实例目标锁。
  • 润饰代码块: 指定加锁目标，对给定目标加锁，进入同步代码库前要取得给定目标的锁。

线程履行互斥代码的过程

  1. 取得互斥锁
  2. 清空作业内存
  3. 从主内存拷贝变量的最新副本到作业的内存
  4. 履行代码
  5. 将更改后的同享变量的值刷新到主内存
  6. 释放互斥锁

重排序

代码书写的次序与实践履行的次序不同，指令重排序是编译器或处理器为了提高程序功能而做的优化

  • 编译器优化的重排序（编译器优化）
  • 指令级并行重排序（处理器优化）
  • 内存体系的重排序（处理器优化）

volatile关键字

volatile完结可见性

  • volatile关键字可以确保volatile变量的可见性
  • 不能确保volatile变量复合操作的原子性

volatile如何完结内存可见性

深化来说：通过参加内存屏障和制止重排序优化来完结的

  • 对volatile变量履行写操作时，会在写操作后参加一条store屏障指令
  • 对volatile变量履行读操作时，会在读操作前参加一条load屏障指令

线程写volatile变量的过程

  1. 改动线程作业内存中volatile变量副本的值
  2. 将改动后的副本的值从作业内存刷新到主内存

线程读volatile变量的过程

  1. 从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的作业内存中
  2. 从作业内存中读取volatile变量的副本

下图是volatile不能完结原子性的示例：

volatile不能确保volatile变量复合操作的原子性：
private int number = 0;                  
number++; // 不是原子操作  
参加synchronized，变为原子操作：
synchronized(this) {
 number++;
}

完结原子操作解决方案

确保number自增操作的原子性：

  • 运用synchronized关键字
  • 运用ReentrantLock
  • 运用AtomicInteger

可重入锁案例

// Reentranlock
public int increase(){
  lock.lock();
  try {
    number++;
  }finally {
    lock.onlock();
  }
}

volatile适用场合

要在多线程中安全的运用volatile变量，有必要同时满意：

  • 对变量的写入操作不依赖其当时值
    • 不满意：number++、count=count*5 等
    • 满意：boolean变量、记录温度改变的变量等
  • 该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

总结

synchronized和volatile的差异

  1. volatile不需要加锁，比synchronized更轻量级，不会堵塞线程；
  2. 从内存可见性角度，volatile读相当于加锁，volatile写相当于解锁；
  3. synchronized既可以确保可见性，又能确保原子性，而volatile只能确保可见性，无法确保原子性。