为了更好的理解两者区别我们首先需要了解以下知识
java多线程中的原子性、可见性、有序性
1. 原子性:是指线程的多个操作是一个整体,不能被分割,要么就不执行,要么就全部执行完,中间不能被打断。
2. 可见性:是指线程之间的可见性,就是一个线程修改后的结果,其他的线程能够立马知道。
3. 有序性:为了提高执行效率,java中的编译器和处理器可以对指令进行重新排序,重新排序会影响多线程并发的正确性,有序性就是要保证不进行重新排序(保证线程操作的执行顺序)。
线程安全的两个方面:执行控制和内存可见。
执行控制的目的是控制代码执行(顺序)及是否可以并发执行。
内存可见控制的是线程执行结果在内存中对其它线程的可见性。根据Java内存模型的实现,线程在具体执行时,会先拷贝主存数据到线程本地(CPU缓存),操作完成后再把结果从线程本地刷到主存。
synchronized
synchronized关键字解决的是执行控制的问题,它会阻止其它线程获取当前对象的监控锁,这样就使得当前对象中被synchronized关键字保护的代码块无法被其它线程访问,也就无法并发执行。更重要的是,synchronized还会创建一个内存屏障,内存屏障指令保证了所有CPU操作结果都会直接刷到主存中,从而保证了操作的内存可见性,同时也使得先获得这个锁的线程的所有操作,都happens-before于随后获得这个锁的线程的操作。
因为synchronized保证了在同一时刻,只能有一个线程执行同步代码块,所以执行同步代码块的时候相当于是单线程操作了,那么线程的可见性、原子性、有序性(线程之间的执行顺序)它都能保证了。
volatile
volatile关键字解决的是内存可见性的问题,其实volatile关键字的作用就是保证了可见性和有序性(不保证原子性),如果一个共享变量被volatile关键字修饰,那么如果一个线程修改了这个共享变量后,其他线程是立马可知的。为什么是这样的呢?比如,线程A修改了自己的共享变量副本,这时如果该共享变量没有被volatile修饰,那么本次修改不一定会马上将修改结果刷新到主存中,如果此时B去主存中读取共享变量的值,那么这个值就是没有被A修改之前的值。如果该共享变量被volatile修饰了,那么本次修改结果会强制立刻刷新到主存中,如果此时B去主存中读取共享变量的值,那么这个值就是被A修改之后的值了。
volatile能禁止指令重新排序,在指令重排序优化时,在volatile变量之前的指令不能在volatile之后执行,在volatile之后的指令也不能在volatile之前执行,所以它保证了有序性。
注意 volatile不能保证复合操作的原子性,即使只是i++,实际上也是由多个原子操作组成:read i; inc; write i,假如多个线程同时执行i++,volatile只能保证他们操作的i是同一块内存,但依然可能出现写入脏数据的情况。
volatile和synchronized的区别
- volatile仅能使用在变量上,synchronized可以使用在变量和方法上;
- volatile仅能实现变量的可见性,不能保证原子性,synchronized可以保证变量的可见性和原子性;
- volatile不会造成线程阻塞,synchronized可能会造成线程阻塞(因为volatile只是将当前变量的值及时告知所有线程,而synchronized是锁定当前变量不让其它线程访问);
- volatile标记的变量不会被编译器优化(因为不能指令重排),synchronized标记的变量可以被编译器优化;
- volatile修饰变量适合于一写多读的并发场景,而多写场景一定会产生线程安全问题(因此使用volatile而不是synchronized的唯一安全情况是类中只有一个可变的域)。
- 因为所有的操作都需要同步给内存变量,所以volatile一定会使线程的执行速度变慢。