Java多線程之內(nèi)存可見性和原子性：Synchronized和Volatile的比較

? ? 【尊重原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處】http://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/52525724 ? ? ?在說明Java多線程內(nèi)存可見性之前，先來簡(jiǎn)單了解一下Java內(nèi)存模型。 ? ? ?（1）Java所有變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中
? ? ?（2）每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的工作內(nèi)存，里面保存該線程的使用到的變量副本（該副本就是主內(nèi)存中該變量的一份拷貝）

? ?（1）線程對(duì)共享變量的所有操作都必須在自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接在主內(nèi)存中讀寫
? ?（2）不同線程之間無法直接訪問其他線程工作內(nèi)存中的變量，線程間變量值的傳遞需要通過主內(nèi)存來完成。
線程1對(duì)共享變量的修改，要想被線程2及時(shí)看到，必須經(jīng)過如下2個(gè)過程：
? ?（1）把工作內(nèi)存1中更新過的共享變量刷新到主內(nèi)存中
? ?（2）將主內(nèi)存中最新的共享變量的值更新到工作內(nèi)存2中

可見性與原子性
? ?可見性：一個(gè)線程對(duì)共享變量的修改，更夠及時(shí)的被其他線程看到
? ?原子性：即不可再分了，不能分為多步操作。比如賦值或者return。比如"a = 1;"和 "return a;"這樣的操作都具有原子性。類似"a += b"這樣的操作不具有原子性，在某些JVM中"a += b"可能要經(jīng)過這樣三個(gè)步驟：
①　取出a和b
②　計(jì)算a+b
③　將計(jì)算結(jié)果寫入內(nèi)存
(1)Synchronized：保證可見性和原子性
? ? Synchronized能夠?qū)崿F(xiàn)原子性和可見性；在Java內(nèi)存模型中，synchronized規(guī)定，線程在加鎖時(shí)，先清空工作內(nèi)存→在主內(nèi)存中拷貝最新變量的副本到工作內(nèi)存→執(zhí)行完代碼→將更改后的共享變量的值刷新到主內(nèi)存中→釋放互斥鎖。
(2)Volatile：保證可見性，但不保證操作的原子性
? ? Volatile實(shí)現(xiàn)內(nèi)存可見性是通過store和load指令完成的；也就是對(duì)volatile變量執(zhí)行寫操作時(shí)，會(huì)在寫操作后加入一條store指令，即強(qiáng)迫線程將最新的值刷新到主內(nèi)存中；而在讀操作時(shí)，會(huì)加入一條load指令，即強(qiáng)迫從主內(nèi)存中讀入變量的值。但volatile不保證volatile變量的原子性，例如：
Private int Num=0;Num++;//Num不是原子操作? ? Num不是原子操作，因?yàn)槠淇梢苑譃?#xff1a;讀取Num的值，將Num的值+1，寫入最新的Num的值。
? ? 對(duì)于Num++;操作，線程1和線程2都執(zhí)行一次，最后輸出Num的值可能是：1或者2
? ?【解釋】輸出結(jié)果1的解釋：當(dāng)線程1執(zhí)行Num++;語(yǔ)句時(shí)，先是讀入Num的值為0，倘若此時(shí)讓出CPU執(zhí)行權(quán)，線程獲得執(zhí)行，線程2會(huì)重新從主內(nèi)存中，讀入Num的值還是0，然后線程2執(zhí)行+1操作，最后把Num=1刷新到主內(nèi)存中；?線程2執(zhí)行完后，線程1由開始執(zhí)行，但之前已經(jīng)讀取的Num的值0，所以它還是在0的基礎(chǔ)上執(zhí)行+1操作，也就是還是等于1，并刷新到主內(nèi)存中。所以最終的結(jié)果是1 ? ? 一般在多線程中使用volatile變量，為了安全，對(duì)變量的寫入操作不能依賴當(dāng)前變量的值：如Num++或者Num=Num*5這些操作。
(3)Synchronized和Volatile的比較
? ? 1）Synchronized保證內(nèi)存可見性和操作的原子性
? ? 2）Volatile只能保證內(nèi)存可見性
? ? 3）Volatile不需要加鎖，比Synchronized更輕量級(jí)，并不會(huì)阻塞線程（volatile不會(huì)造成線程的阻塞；synchronized可能會(huì)造成線程的阻塞。）
? ? 4）volatile標(biāo)記的變量不會(huì)被編譯器優(yōu)化,而synchronized標(biāo)記的變量可以被編譯器優(yōu)化（如編譯器重排序的優(yōu)化）.
? ? 5）volatile是變量修飾符，僅能用于變量，而synchronized是一個(gè)方法或塊的修飾符。
? ? ? volatile本質(zhì)是在告訴JVM當(dāng)前變量在寄存器中的值是不確定的，使用前，需要先從主存中讀取，因此可以實(shí)現(xiàn)可見性。而對(duì)n=n+1,n++等操作時(shí)，volatile關(guān)鍵字將失效，不能起到像synchronized一樣的線程同步（原子性）的效果。

【參考資料】《細(xì)說Java多線程之內(nèi)存可見性》http://www.imooc.com/video/6775（含視頻和代碼） 【相關(guān)習(xí)題】 (1)下列說法不正確的是（）
A.當(dāng)兩個(gè)并發(fā)線程訪問同一個(gè)對(duì)象object中的這個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，一個(gè)時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)線程得到執(zhí)行。
B.當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，另一個(gè)線程仍然可以訪問該object中的非synchronized(this)同步代碼塊。
C.當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，其他線程對(duì)object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問不會(huì)被阻塞。
D.當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，它就獲得了這個(gè)object的對(duì)象鎖。結(jié)果，其它線程對(duì)該object對(duì)象所有同步代碼部分的訪問都被暫時(shí)阻塞。
答案：C，當(dāng)一個(gè)線程訪問object的一個(gè)synchronized(this)同步代碼塊時(shí)，其他線程對(duì)object中所有其它synchronized(this)同步代碼塊的訪問將會(huì)被阻塞。
(2)下面敘述錯(cuò)誤的是：
A.通過synchronized和volatile都可以實(shí)現(xiàn)可見性
B.不同線程之間可以直接訪問其他線程工作內(nèi)存中的變量
C.線程對(duì)共享變量的所有操作都必須在自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行
D.所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中
答案：B，不同線程之間無法直接訪問其他線程工作內(nèi)存中的變量

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的内存可见性和原子性：Synchronized和Volatile的比较的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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