多线程学习（5）volatile 和 synchronized 的区别

知足同步三个基本条件：

1.原子性

原子性是指操做是不可分的。其表如今于对于共享变量的某些操做，应该是不可分的，必须连续完成。例如a++，对于共享变量a的操做，实际上会执行三个步骤，1.读取变量a的值  2.a的值+1  3.将值赋予变量a 。 这三个操做中任何一个操做过程当中，a的值被人篡改，那么都会出现咱们不但愿出现的结果。因此咱们必须保证这是原子性的。

2.可见性：一个线程对共享变量值得修改，可以及时的被其余线程看到 

多线程高并发中，线程之间的通讯是靠内存共享，即一个对象或变量，它在堆中的主内存中，每个请求能够看作一个线程，每个线程，都想操做这个主内存的对象或变量，线程会复制一份主内存中的对象或变量，到本身的线程本地栈内存中，直到操做完毕，才会将本地栈内存的对象或变量，赋值给主内存。若是不加同步锁，主内存中的对象或变量，值就容易被最后提交操做的线程覆盖，发生错误。

3.有序性：

指令重排序：代码书写的顺序与实际执行的顺序不一样，指令重排序是编译器或处理器为了提升程序性能而作的优化。

1.编译器优化的重排序（编译器优化）

2.指令级并行重排序（处理器优化）

3.内存系统的重排序（处理器优化）

是否是全部的语句的执行顺序均可以重排呢？

答案是否认的。为了讲清楚这个问题，先讲解另外一个概念：数据依赖性

什么是数据依赖性?

若是两个操做访问同一个变量，且这两个操做中有一个为写操做，此时这两个操做之间就存在数据依赖。数据依赖分下列三种类型：

名称	代码示例	说明
写后读	a = 1;b = a;	写一个变量以后，再读这个位置。
写后写	a = 1;a = 2;	写一个变量以后，再写这个变量。
读后写	a = b;b = 1;	读一个变量以后，再写这个变量。

上面三种状况，只要重排序两个操做的执行顺序，程序的执行结果将会被改变。因此，编译器和处理器在重排序时，会遵照数据依赖性，编译器和处理器不会改变存在数据依赖关系的两个操做的执行顺序。也就是说：在单线程环境下，指令执行的最终效果应当与其在顺序执行下的效果一致，不然这种优化便会失去意义。这句话有个专业术语叫作as-if-serial semantics (as-if-serial语义)

int num1=1;//第一行
int num2=2;//第二行
int sum=num1+num;//第三行

单线程：第一行和第二行能够重排序，但第三行不行

重排序不会给单线程带来内存可见性问题

多线程中程序交错执行时，重排序可能会照成内存可见性问题。

 

synchronized关键字：

synchronized经过操做对象锁和类对象锁，修饰方法和代码块，则保证持有锁的线程操做完毕，从新赋值主内存中的对象或变量后，其余线程再去争抢锁，继续操做主内存对象。达到一个线程的执行结果对其余线程的。知足上面的三个原则。

 

volatile变量每次被线程访问时，都强迫从主内存中读取该变量的值，而当变量发生变化的时候都会强迫线程将最新的值刷新到主内存中。

这样不一样的变量总能看到最新的值。

能够把volatile变量的单个读写，当作是使用同一个锁对这些单个读/写操做作了同步。

volatile关键字：

• 可以保证volatile变量的可见性
• 只能保证单个volatile变量的原子性，对于volatile++这种复合操做不具备原子性

• 对volatile变量执行写操做时，会在写操做后加入一条store屏障指令

  • store指令会在写操做后把最新的值强制刷新到主内存中。同时还会禁止cpu对代码进行重排序优化。这样就保证了值在主内存中是最新的。

• 对volatile变量执行读操做时，会在读操做前加入一条load屏障指令

  • load指令会在读操做前把内存缓存中的值清空后，再从主内存中读取最新的值。

 

 

synchronized和volatile的比较：

• synchronized锁住的是变量和变量的操做，而volatile锁住的只是变量，并且该变量的值不能依赖它自己的值，volatile算是一种轻量级的同步锁
• volatile不须要加锁，比synchronized更加轻量级，不会阻塞线程。
• 从内存可见性角度讲，volatile读至关于加锁，volatilexie至关于解锁。
• synchronized既能保证可见性，又能保证原子性，而volatile只能保证可见性，没法保证原子性。

注：因为voaltile比synchronized更加轻量级，因此执行的效率确定是比synchroized更高。在能够保证原子性操做时，能够尽可能的选择使用volatile。在其余不能保证其操做的原子性时，再去考虑使用synchronized。