synchronized与volatile关键字

1. synchronized关键字

• synchronized的工作机制：
  • 锁机制：当一个线程进入被synchronized修饰的方法或代码块时，会获取到对象锁。如果另外一个线程进入到同步区域，该线程将会被阻塞。
  • 互斥性：synchronized保证在同一时刻只有一个线程可以执行同步代码块，保持数据一致性。
  • 内存可见性：当一个线程修改了共享变量之后，其他线程能看到这个更新的值。

2. volatile关键字

• Java程序里的每个线程都会把变量拷贝到自己的工作内存里，以便更快访问。可问题来了：多个线程读写同一个变量时，如果各自藏着不同的副本，就好比几个人用自己的小本子记账，迟早对不上。
• volatile做的第一件事，就是可见性。
  • 标记为volatile的变量，一旦某个线程修改了它，其他线程就能立刻看到最新的值。背后靠的是禁止把它缓存在线程工作内存，并强制把写操作刷新到主内存。
  • 第二件事是有序性，也叫“禁止指令重排序”。编译器和CPU会对指令做一些合法的优化，比如把步骤换个顺序以提高效率。volatile变量的读写会在它前后插入内存屏障（memory barrier），让这部分不能随便乱换顺序，从而让多线程观察到的执行顺序更靠谱。
• volatile 主要用在这样的简单场景：
  • 开关控制：比如一个线程控制一个循环是否继续跑。线程A把keepRunning改成false，线程B就能马上看到并停止循环。

    volatile boolean keepRunning = true;
    
    // 线程A
    void stop() {
        keepRunning = false; // 告诉大家别跑了
    }
    
    // 线程B
    void run() {
        while (keepRunning) { // 每次都会检查最新的状态
            // ...干活...
        }
        // 线程A把keepRunning改成false后，这里能很快看到并停下来
    }

• volatile不能保证复杂操作的原子性，比如count++这种读-改-写的操作，如果两个线程同时对一个volatile的count做count++，它们可能同时读取到旧值，然后各自加1，最后结果只增加了1，而不是2。

3. 区别

• volatile只能用来修饰变量，每次使用这个变量只能去主内存中读取;synchronized可以用来修饰代码块和方法，本质上就是给这段代码块或者方法加锁，要想执行，必须先获得锁。
• 由于指令的执行顺序是不可预知的，可能会发生指令重排问题，用volatile可以避免指令重排；synchronized是一种同步机制，可以用来解决线程安全问题。
• volatile能够保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性；synchronized两者都能保证。