Java 关键字volatile 和synchronized的作用

本文主要是介绍Java 关键字volatile 和synchronized的作用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1、什么是线程同步？
　　同步的字面意思是协同步调，就是按一定的顺序进行。线程同步通俗讲就是让多个线程按一定顺序对数据进行访问，在某个线程执行同步方法或进入临界区直到其返回，其它线程才能进入该同步方法或临界区。
2、什么是线程安全？
　　线程安全是指在多线程访问时，采用加锁机制，当前线程对该类的数据访问时，进行数据保护，其它线程暂时不能访问该类的数据，直到当前线程访问完毕，其它线程才能访问，线程同步可以保证数据一致，避免出现脏数据。
　　线程不安全就是不会提供数据访问保护，在多线程访问中可能会出现数据不一致的情况。
　　线程安全问题一般是由共享变量引起的。
3、volatile的作用？
　　volatile关键字用来修饰变量，作用是使得该变量在多个线程之间可见。
　　为了提高多线程数据访问的效率，实际上每个线程都有各自的“工作内存”，其会存储共享变量的私有拷贝，这样每个线程对共享变量的操作实际是对各自线程的私有拷贝数据进行操作，这样可能会出现数据不一致情况，为了避免这种情况，对共享变量用votatile关键字进行修饰，可以保证多个线程对数据的修改都会刷新到主存，每次读取共享变量都强制从主存中读取，这样可以保证数据的“可见性”。
　　volatile很容易被误用，用来进行原子性操作。
　　volatile只能保证对单次读/写的原子性，但是volatile不能保证复合操作的”原子性“。
例如 i++,其实i++是一个复合操作，包括三步骤：
　　（1）读取i的值。
　　（2）对i加1。
　　（3）将i的值写回内存。
　　volatile是无法保证这三个操作是具有原子性的，我们可以通过AtomicInteger或者Synchronized来保证+1操作的原子性。
　　volatile可以保证有序性。其通过禁止指令重排序来保证有序性。
4、什么是指令重排序(happen-before)？
　　有两个层面：
　　在虚拟机层面，为了尽可能减少内存操作速度远慢于CPU运行速度所带来的CPU空置的影响，虚拟机会按照自己的一些规则(这规则后面再叙述)将程序编写顺序打乱——即写在后面的代码在时间顺序上可能会先执行，而写在前面的代码会后执行——以尽可能充分地利用CPU。拿上面的例子来说：假如不是a=1的操作，而是a=new byte1024*1024，那么它会运行地很慢，此时CPU是等待其执行结束呢，还是先执行下面那句flag=true呢？显然，先执行flag=true可以提前使用CPU，加快整体效率，当然这样的前提是不会产生错误(什么样的错误后面再说)。虽然这里有两种情况：后面的代码先于前面的代码开始执行；前面的代码先开始执行，但当效率较慢的时候，后面的代码开始执行并先于前面的代码执行结束。不管谁先开始，总之后面的代码在一些情况下存在先结束的可能。
　　在硬件层面，CPU会将接收到的一批指令按照其规则重排序，同样是基于CPU速度比缓存速度快的原因，和上一点的目的类似，只是硬件处理的话，每次只能在接收到的有限指令范围内重排序，而虚拟机可以在更大层面、更多指令范围内重排序。
5、synchronized的作用？
　　当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。
　　1)、当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步方法或同步代码块时，一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个同步方法或代码块以后才能执行该同步方法或代码块。
　　2)、然而，当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步方法或同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该object中的非synchronized(this)同步方法或同步代码块。
　　3)、当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步方法或同步代码块时，其他线程对object中所有其它synchronized(this)同步方法或同步代码块的访问将被阻塞。
　　4)、当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时，它就获得了这个object的对象锁。结果，其它线程对该object对象所有同步代码部分的访问都被暂时阻塞。
6、synchronized和volatile的比较？
　　1)、volatile是线程同步的轻量级实现，所以性能比synchronized要好，并且volatile只能修饰变量，而synchronized可以修饰方法和代码块。新版本的JDK中，synchronized关键字在执行效率上有很大提升，在开发中使用的比率比较大。
　　2)、多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会阻塞。
　　3)、volatile可以保证数据的可见性，不能保证原子性。synchronized可以保证原子性，间接可以保证可见性。