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synchronized和volatile的使用方法以及區別

synchronized和volatile的區別:

一旦一個共享變數(類的成員變數、類的靜態成員變數)被volatile修飾之後,那麼就具備了兩層語義:
1)保證了不同執行緒對這個變數進行操作時的可見性,即一個執行緒修改了某個變數的值,這新值對其他執行緒來說是
    立即可見的。
2)禁止進行指令重排序。
   volatile本質是在告訴jvm當前變數在暫存器(工作記憶體)中的值是不確定的,需要從主存中讀取;
   synchronized則是鎖定當前變數,只有當前執行緒可以訪問該變數,其他執行緒被阻塞住。


1.volatile僅能使用在變數級別;
   synchronized則可以使用在變數、方法、和類級別的


2.volatile僅能實現變數的修改可見性,並不能保證原子性;

   synchronized則可以保證變數的修改可見性和原子性


3.volatile不會造成執行緒的阻塞;
   synchronized可能會造成執行緒的阻塞。


4.volatile標記的變數不會被編譯器優化;
   synchronized標記的變數可以被編譯器優化

參見如下程式碼:

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        final Counter counter = new Counter();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    counter.inc();
                }
            }).start();
        }
        System.out.println(counter);
    }

}
public class Counter {

    private volatile int count = 0;

    public void inc() {
        try {
            Thread.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        count++;
    }
       @Override
    public String toString() {
        return "[count=" + count + "]";
    }
}

上面的例子是使用了volatile關鍵字修飾一個count變數,執行程式,結果會是神馬?

結果不會是1000,或者說不等於1000.

下面是程式運行了3次的結果:

[count=971]

[count=968]

[count=972]

可以看出,程式執行的結果是不確定的,這說明了count++並不是原子級別的操作。

原因是宣告為volatile的變數若與自身相關,如以下的宣告方式:n=n+1,n++等,那麼宣告為volatile的變數就不起作用,也就是說關鍵字volatile無效。

分析:

在 java 的記憶體模型中每一個執行緒執行時都有一個執行緒棧,執行緒棧儲存了執行緒執行時候變數值資訊。當執行緒訪問
某一個物件時候值的時候,首先通過物件的引用找到對應在堆記憶體的變數的值,然後把堆記憶體變數的具體值load到線
程本地記憶體中,建立一個變數副本,之後執行緒就不再和物件在堆記憶體變數值有任何關係,而是直接修改副本變數的值,
在修改完之後的某一個時刻(執行緒退出之前),自動把執行緒變數副本的值回寫到物件在堆中變數。這樣在堆中的物件
的值就產生變化了。
也就是說上面主函式中開啟了1000 個子執行緒,每個執行緒都有一個變數副本,每個執行緒修改變數只是臨時修改了
自己的副本,當執行緒結束時再將修改的值寫入在主記憶體中,這樣就出現了執行緒安全問題。因此結果就不可能等於1000
了,一般都會小於1000。

若想將count的操作變為原子級別,可以使用關鍵字synchronized,即可將類Counter修改為:

public class Counter {

    public static int count = 0;

    public synchronized void inc() {
        count++;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                inc();// n=count+1改成了inc()
                Thread.sleep(3);// 為了使執行結果更隨即,延遲3毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "[count=" + count + "]";
    }
}

程式執行3次的結果:

[count=1000]

[count=1000]

[count=1000]