synchronized实现可见性对比volatile

左手的ㄟ右手 2022-05-13 12:34 248阅读 0赞

最近花时间研究了下，如有不正确的地方，欢迎大家批评指正，谢谢。

首先先介绍一下JMM（JAVA内存模型），上图：

![0_13232267214zXq.gif][]

java内存模型的工作原理如上图所示，一些被定义的变量都存放在主内存中，当一个线程想要修改一个变量的值时，那么这个变量会从主内存中拷贝到线程的工作内存（CPU缓存）中。之后线程对变量值做了更改，又会重新拷贝回主内存中。大家通过描述也可以看出来这些操作是分步执行的，这样就无法保证可见性和原子性。对于这种情况java也给出了很多解决办法，今天跟大家分享一下我对synchronized以及volatile的理解。

大家知道synchronized是通过加互斥锁来实现原子性的，JMM关于synchronized的两条规定：

1.  线程解锁前，必须把共享变量的最新之刷新到主内存中
2.  线程加锁前，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值（注意：加锁与解锁需要时同一把锁）

我来简单描叙一下线程执行互斥代码的过程：

1.  获得互斥锁
2.  清空工作内存
3.  从主内存拷贝变量的最新副本到工作内存
4.  执行代码
5.  将更改后的共享变量的值刷新到主内存
6.  释放互斥锁

synchronized从而实现类原子性，也具备内存可见性。

这里多说一下Lock,其实原理跟synchronized类似，但是比synchronized更加灵活，我们会在下一篇博客中详细探讨synchronized的缺陷以及Lock的基本用法。

volatile是如何实现内存可见性的呢？

深入来说：是通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现的。（重排序指单线程中在保证执行结果不变的前提下java虚拟机为了提升处理速度可能会将指令重排，达到最合理化）

*  对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令

1.  改变线程工作内存中的volatile变量副本的值
2.  将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存

*  对volatile变量执行读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令

1.  从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中
2.  从工作内存中读取volatile变量的副本

简单来说：volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从sy主内存中重读变量的值，而当该变量发生变化时，又会强迫线程将最新的值刷新到主内存。这样在任何时刻，不同的线程总能看到该变量的最新值。从而保证了变量的内存可见性。

synchronized和volatile的比较

1.  volatile不需要加锁，比synchronized更加轻量级，不会阻塞线程
2.  从内存可见性讲，volatile读相当于加锁，volatile写相当于解锁
3.  synchronized既能保证可见性，又能保证原子性，而volatile只能保证可见性，无法保证原子性

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