小编给大家分享一下volatile和synchronize有哪些区别,相信大部分人都还不怎么了解,因此分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后大有收获,下面让我们一起去了解一下吧!
区别:1、volatile不会造成线程的阻塞;synchronized可能会造成线程的阻塞。2、volatile保证数据的可见性,但不能保证原子性;而synchronized可以保证原子性,也可以间接保证可见性。
可见性(visibility)
可见性:一个线程对共享变量做了修改之后,其他的线程立即能够看到(感知到)该变量这种修改(变化)。
Java内存模型是通过将在工作内存中的变量修改后的值同步到主内存,在读取变量前从主内存刷新最新值到工作内存中,这种依赖主内存的方式来实现可见性的。
原子性(atomicity)
原子性:一个操作不能被打断,要么全部执行完毕,要么不执行。
java内存模型所保证的是,同线程内,所有的操作都是由上到下的,但是多个线程并行的情况下,则不能保证其操作的有序性。
有序性
有序性:在本线程内观察,操作都是有序的;如果在一个线程中观察另外一个线程,所有的操作都是无序的。
java内存模型所保证的是,同线程内,所有的操作都是由上到下的,但是多个线程并行的情况下,则不能保证其操作的有序性。
计算机在执行程序时,为了提高性能,编译器个处理器常常会对指令做重排,一般分为以下 3 种
单线程环境里面确保程序最终执行的结果和代码执行的结果一致
处理器在进行重排序时必须考虑指令之间的数据依赖性
多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证用的变量能否一致性是无法确定的,结果无法预测
考试先做会做的,不会做的后做。
public void mySort(){ int x = 11; //1 int y = 12; //2 x= x+5; // 3 y = x*x;//4
可能的顺序1234 2134 1324,不可能的属性4在1 和3前,因为有数据依赖性。
volatile禁止指令重排。
public class ReSortSeqDemo { int a = 0; boolean flag = false; public void method01() { a = 1; // flag = true; // ----线程切换---- flag = true; // a = 1; } public void method02() { if (flag) { a = a + 3; System.out.println("a = " + a); } } }
如果两个线程同时执行,method01 和 method02 如果线程 1 执行 method01 重排序了,然后切换的线程 2 执行 method02 就会出现不一样的结果。
禁止指令排序
volatile 实现禁止指令重排序的优化,从而避免了多线程环境下程序出现乱序的现象
先了解一个概念,内存屏障(Memory Barrier)又称内存栅栏,是一个 CPU 指令,他的作用有两个:
保证特定操作的执行顺序
保证某些变量的内存可见性(利用该特性实现 volatile 的内存可见性)
由于编译器个处理器都能执行指令重排序优化,如果在指令间插入一条 Memory Barrier 则会告诉编译器和 CPU,不管什么指令都不能个这条 Memory Barrier 指令重排序,也就是说通过插入内存屏障禁止在内存屏障前后执行重排序优化。内存屏障另一个作用是强制刷出各种 CPU 缓存数据,因此任何 CPU 上的线程都能读取到这些数据的最新版本。
下面是保守策略下,volatile写插入内存屏障后生成的指令序列示意图:
下面是在保守策略下,volatile读插入内存屏障后生成的指令序列示意图:
线程安全性保证
工作内存与主内存同步延迟现象导致可见性问题
可以使用 synchronzied 或 volatile 关键字解决,它们可以使用一个线程修改后的变量立即对其他线程可见
对于指令重排导致可见性问题和有序性问题
可以利用 volatile 关键字解决,因为 volatile 的另一个作用就是禁止指令重排序优化
volatile
它所修饰的变量不保留拷贝,直接访问主内存中的。
在Java内存模型中,有main memory,每个线程也有自己的memory (例如寄存器)。为了性能,一个线程会在自己的memory中保持要访问的变量的副本。这样就会出现同一个变量在某个瞬间,在一个线程的memory中的值可能与另外一个线程memory中的值,或者main memory中的值不一致的情况。 一个变量声明为volatile,就意味着这个变量是随时会被其他线程修改的,因此不能将它cache在线程memory中。
使用场景
您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件:
1)对变量的写操作不依赖于当前值。
2)该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。
volatile最适用一个线程写,多个线程读的场合。
如果有多个线程并发写操作,仍然需要使用锁或者线程安全的容器或者原子变量来代替。
synchronized
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。
Lock
从jdk 5.0开始,java提供了更强大的线程同步机制-通过显示定义同步锁对象来实现同步,同步锁使用Lock对象充当。
java.util.concurrent.Locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
ReentrantLock类实现了Lock,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock,可以显示加锁、释放锁。
区别
volatile和synchronized
volatile是变量修饰符,而synchronized则作用于一段代码或方法。
volatile只是在线程内存和“主”内存间同步某个变量的值;而synchronized通过锁定和解锁某个监视器同步所有变量的值, 显然synchronized要比volatile消耗更多资源。
volatile不会造成线程的阻塞;synchronized可能会造成线程的阻塞。
volatile保证数据的可见性,但不能保证原子性;而synchronized可以保证原子性,也可以间接保证可见性,因为它会将私有内存中和公共内存中的数据做同步。
volatile标记的变量不会被编译器优化;synchronized标记的变量可以被编译器优化。
线程安全包含原子性和可见性两个方面,Java的同步机制都是围绕这两个方面来确保线程安全的。
关键字volatile主要使用的场合是在多个线程中可以感知实例变量被修改,并且可以获得最新的值使用,也就是多线程读取共享变量时可以获得最新值使用。
关键字volatile提示线程每次从共享内存中读取变量,而不是私有内存中读取,这样就保证了同步数据的可见性。但是要注意的是:如果修改实例变量中的数据
例如:i++,也就是i=i+1,则这样的操作其实并不是一个原子操作,也就是非线程安全的。表达式i++操作步骤分解如下:
1)从内存中取出i的值。
2)计算i的值;
3)将i的值写到内存中。
假如在第2步计算值得时候,另外一个线程也修改i的值,name这个时候就会出现脏读数据。解决的办法就是使用synchronized关键字。 所以说volatile本身并不处理数据的原子性,而是强制对数据的读写及时的影响到主内存中。
synchronized 和Lock
Lock是显示锁(手动开启和关闭,别忘记关闭锁),synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放锁。
Lock只有代码块锁,synchronized可以作用代码块和方法。
使用Lock锁,jvm花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)。
使用顺序:Lock->同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)->同步方法(在方法体之外)。
以上是volatile和synchronize有哪些区别的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道!
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