volatile与synchronized

volatile和synchronized是Java语言中两个重要的关键字，它们都涉及到并发编程的概念，对于保证多线程程序的正确性非常重要。在这篇博客中，我们将从基础开始讲解这两个关键字，包括它们的含义、使用场景、实现原理等方面，帮助大家更好地理解和应用它们。

一、volatile关键字

1. 含义

volatile是Java语言中的一个关键字，它表示一个变量是易变的，不能被缓存，并且在多线程环境下需要实时同步。简单来说，volatile关键字可以确保多个线程可以正确地共享和访问变量。

• 可见性（Visibility）： 当一个线程修改共享变量时，其他线程能够立即看到修改的结果。
• 禁止指令重排序： volatile关键字能够防止编译器对指令进行重排序，确保指令按照预期顺序执行。

1. 使用场景

在多线程环境下，如果多个线程需要共享一个变量，并且该变量的值需要在多个线程之间保持一致性，那么就需要使用volatile关键字。例如，一个计数器变量，多个线程对它进行加1操作，如果没有使用volatile关键字，就可能导致计数器值不正确的问题。

1. 实现原理

volatile关键字的主要实现原理是禁止CPU缓存和禁止指令重排。禁止CPU缓存可以确保多个线程看到的变量值是一致的；禁止指令重排可以确保多个线程的操作顺序不被改变。具体来说，volatile关键字会通过JVM的内存模型来实现这些功能。

二、synchronized关键字

1. 含义

synchronized是Java语言中的另一个关键字，它表示一个方法或者代码块在执行时需要被锁定，以确保同一时刻只有一个线程可以执行该方法或者代码块。简单来说，synchronized关键字可以避免多个线程同时访问同一个方法或者代码块的情况。

• 互斥性（Mutual Exclusion）： 同一时刻只允许一个线程进入被synchronized修饰的代码块或方法。
• 可重入性（Reentrancy）： 线程可以重复获得已经持有的锁，避免死锁情况。

1. 使用场景

在多线程环境下，如果某个方法或者代码块需要被多个线程访问，但是同时只有一个线程可以执行该方法或者代码块，那么就需要使用synchronized关键字。例如，一个银行账户的存款和取款操作需要保证原子性，即同时只能有一个线程操作该账户，那么就可以使用synchronized关键字来保证原子性。

1. 实现原理

synchronized关键字的主要实现原理是利用对象锁或者内置锁来保证方法或者代码块的原子性。当一个线程执行一个synchronized方法时，会获取该对象的锁，其他线程则会被阻塞，直到获取到锁的线程执行完毕释放锁。如果synchronized修饰的是代码块而不是方法，则会使用内置锁来保证原子性。

三. volatile与synchronized的对比

3.1 使用场景

• volatile： 适用于变量的简单读取和赋值操作，不能替代synchronized用于复合操作的原子性保证。
• synchronized： 适用于复合操作，确保一系列操作的原子性，同时提供了对临界区的互斥访问。

3.2 性能

• volatile： 比synchronized轻量，适用于频繁读取的场景。
• synchronized： 操作相对较重，适用于复合操作较多的场景。

四、总结

在多线程编程中，volatile和synchronized是两个重要的关键字，各自在不同场景下发挥作用。正确地理解和使用这两个关键字，可以有效提高多线程程序的性能和稳定性。希望通过本文的介绍，读者能够更深入地理解这两个关键字的原理和用法。