作者： 一字马胡
转载标志 【2017-11-03】
更新日志
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| 2017-11-03 | 添加转载标志 | 持续更新 |
在进行java并发编程时，volatile和synchronized的使用是相当广泛的，为了安全的进行并发编程，学习和使用volatile和synchronized也是相当有必要的。
一、volatile
在java语言中，使用多个线程来访问共享变量是一种常见的并发场景，这就使得多个线程可能同时修改共享变量，那么限制多个线程排他的访问共享变量就变得非常有必要了。java提供了多种方式来达到限制多线程排他的访问共享变量的方法，但是代价也是不同的。使用volatile是一种非常轻量级的方式。如果一个变量被声明为volatile，那么jvm将保证所有线程看到的都是同一个共享变量。为什么不同线程看到的变量可能不一样呢？因为为了提高处理速度，cpu不直接和内存交互，而是首先将内存读取到内部缓存（L1,L2等）中，然后cpu就直接和内部缓存通信来提高处理速度。对于具有多个cpu的机器来说，不同的线程可能都在访问某个共享变量，而不同的线程运行在不同的cpu里面，所以同一个变量可能被缓存在多个cpu内部缓存里面，如果没有volatile来保证共享变量对于多线程是一致的话，就可能发生多个线程访问到的共享变量具备不同的值，因为我们不知道cpu会在什么时候将缓存的值写回到内存中去。
在实现上，如果对被volatile修饰的共享变量执行写操作的话，JVM就会向cpu发送一条Lock前缀的指令，cpu将会这个变量所在的缓存行（缓存中可以分配的最小缓存单位）写回到内存中去。但是在多处理器的情况下，将某个cpu上的缓存行写回到系统内存之后，其他cpu上该变量的缓存还是旧的，这样再进行后面的操作的时候就会出现问题，所以为了使得所有线程看到的内容都是一致的，就需要实现缓存一致性协议，cpu将会通过监控总线上传递过来的数据来判断自己的缓存是否过期，如果过期，就需要使得缓存失效，如果cpu再来访问该缓存的时候，就会发现缓存失效了，这时候就会重新从内存加载缓存。
总结一下，volatile的实现原则有两条：
1、JVM的Lock前缀的指令将使得cpu缓存写回到系统内存中去
2、为了保证缓存一致性原则，在多cpu的情景下，一个cpu的缓存回写内存会导致其他的
cpu上的缓存都失效，再次访问会重新从系统内存加载新的缓存内容。
二、synchronized
相对于volatile，synchronized就显得比较重量级了。
首先，我们应该知道，在java中，所有的对象都可以作为锁。可以分为下面三种情况：
1、普通方法同步，锁是当前对象
2、静态方法同步，锁是当前类的Class对象
3、普通块同步，锁是synchronize里面配置的对象
当一个线程试图访问同步代码时，必须要先获得锁，退出或者抛出异常时必须要释放锁。
JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步，可以使用monitorenter和monitorexit指令实现。monitorenter指令是在编译后插入到同步代码块的开始位置，而monitorexit指令则插入到方法结束和异常处，JVM保证每个monitorenter都有一个monitorexit阈值相对应。线程执行到monitorenter的时候，会尝试获得对象所对应的monitor的锁，然后才能获得访问权限，synchronize使用的锁保存在Java对象头中。
