synchronized 关键字和 volatile 关键字有什么区别？

synchronized 关键字和 volatile 关键字有什么区别？

在 Java 中，synchronized 关键字和 volatile 关键字都可以用来实现线程安全，但是它们有不同的用途和实现方式。本文将介绍 synchronized 关键字和 volatile 关键字的区别，包括它们的使用场景、实现机制和效果比较。

synchronized 关键字

synchronized 是 Java 中的一种同步机制，用于实现多线程之间的同步。synchronized 关键字可以用于方法和代码块中，用于保护共享资源的访问，防止多个线程同时访问和修改共享资源，从而保证线程安全。synchronized 关键字的使用方式如下：

1. 同步方法

在方法声明中使用 synchronized 关键字，可以将整个方法作为同步代码块，保证多个线程不会同时访问该方法。

public synchronized void doSomething() {
    // 线程安全的代码
}
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2. 同步代码块

在代码块中使用 synchronized 关键字，可以将该代码块作为同步代码块，保证多个线程不会同时访问该代码块。

public void doSomething() {
    synchronized (this) {
        // 线程安全的代码
    }
}
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在 synchronized 关键字中，需要指定一个锁对象，该对象可以是任意的 Java 对象，用于保护共享资源的访问。在同步代码块中，通常使用 this 关键字作为锁对象，表示当前对象。在同步方法中，锁对象为当前对象的实例。

synchronized 关键字的实现机制是基于 Java 中的内置锁（也称为监视器锁）实现的。Java 中的每个对象都有一个内置锁，可以用于实现同步。当一个线程需要访问共享资源时，它需要获取该资源的锁，如果锁已经被其他线程获取，则该线程会被阻塞，直到锁被释放。当一个线程释放锁时，等待该锁的线程会被唤醒，继续竞争锁。

synchronized 关键字的使用可以保证线程安全，但是它也有一些缺点。首先，如果多个线程频繁地竞争同一个锁，会导致性能问题，因为只有一个线程可以获得锁，其他线程需要等待。其次，如果同步代码块中的代码执行时间过长，也会导致性能问题，因为其他线程需要等待长时间才能访问共享资源。

volatile 关键字

volatile 是 Java 中的一种关键字，用于修饰变量，用于保证变量的可见性和有序性。volatile 关键字可以用于单个变量和数组中的元素，用于保证它们的访问不会受到缓存和优化等因素的影响，从而保证线程安全。volatile 关键字的使用方式如下：

public class Test {
    private volatile int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}
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在上面的代码中，count 变量被声明为 volatile，在 increment 方法中对 count 变量进行递增操作。由于 count 变量是 volatile 的，因此它保证了对 count 变量的访问不会受到缓存和优化等因素的影响，从而保证了线程安全。

volatile 关键字的实现机制是基于 CPU 缓存一致性协议实现的。在多核 CPU 中，每个核都有自己的缓存，缓存中保存了最近访问的数据。如果多个 CPU 访问同一个变量时，它们可能会使用自己的缓存，导致数据不一致。为了解决这个问题，CPU 提供了缓存一致性协议（如 MESI），用于保证不同缓存中的数据一致。当一个 CPU 修改了变量时，它会通知其他 CPU，让它们更新自己的缓存中的数据。

volatile 关键字的使用可以保证变量的可见性和有序性，但是它也有一些限制。首先，volatile 关键字只能保证单个变量的原子性，不能保证多个变量的原子性。其次，volatile 关键字不能保证线程安全，因为它不能保证多个线程之间的操作顺序。如果需要保证多个操作的原子性和顺序，需要使用 synchronized 关键字或者其他的同步机制。

synchronized 关键字和 volatile 关键字的区别

synchronized 关键字和 volatile 关键字都可以用于实现线程安全，但是它们有不同的用途和实现方式。下面是它们之间的区别：

1. 实现机制

synchronized 关键字是基于内置锁实现的，使用锁对象来保护共享资源的访问。volatile 关键字是基于 CPU 缓存一致性协议实现的，用于保证变量的可见性和有序性。

2. 适用范围

synchronized 关键字可以用于任何需要保证线程安全的代码块和方法中，包括对共享资源的读取和写入操作。volatile 关键字只适用于对单个变量的读取和写入操作。

3. 原子性

synchronized 关键字可以保证多个操作的原子性，包括对共享资源的读取和写入操作。volatile 关键字只能保证单个变量的原子性。

4. 顺序性

synchronized 关键字可以保证多个操作之间的顺序性，因为同步代码块中的代码是串行执行的。volatile 关键字不能保证多个操作之间的顺序性，因为它只保证了对变量的访问顺序，不能保证多个操作之间的执行顺序。

5. 性能

synchronized 关键字在竞争激烈的情况下会导致性能问题，因为只有一个线程可以获得锁，其他线程需要等待。volatile 关键字的性能比 synchronized 关键字好，因为它不需要获取锁。

综上所述，synchronized 关键字和 volatile 关键字都可以用于实现线程安全，但是它们有不同的用途和实现方式。如果需要保证多个操作的原子性和顺序性，建议使用 synchronized 关键字；如果只需要保证单个变量的可见性和有序性，可以使用 volatile 关键字。