volatile关键字能确保变量的可见性,通过内存屏障强制线程从主内存读写变量,避免编译器优化导致的线程间不可见问题,但不保证操作的原子性,如i++需额外同步机制;而synchronized既保证可见性又保证原子性,可修饰方法或代码块,适用于复杂同步场景。

volatile关键字主要作用是强制线程每次使用变量时,都从共享内存中重新读取,而不是使用寄存器或缓存中的副本。这可以防止由于编译器优化而导致的,一个线程对变量的修改,对其他线程不可见的问题。
防止编译器优化场景
volatile关键字的核心在于它能阻止编译器进行某些优化,这些优化在单线程环境下通常是安全的,但在多线程环境下却可能导致数据不一致。
volatile 如何保证可见性?
volatile是通过内存屏障来保证可见性的。可以理解为,当一个线程修改了volatile变量的值,会立即刷新到主内存中,而其他线程在读取该变量时,会强制从主内存中读取最新的值。但这并不意味着volatile能保证原子性。例如,
volatile int i = 0; i++;
这样的操作不是原子性的,仍然需要额外的同步机制来保证线程安全。
volatile 和 synchronized 的区别?
volatile和synchronized都是用于解决多线程并发问题的关键字,但它们解决问题的侧重点不同。volatile主要解决的是可见性问题,它能保证一个线程对volatile变量的修改,对其他线程立即可见。而synchronized主要解决的是原子性和可见性问题,它通过加锁的方式,保证了临界区代码的原子性执行,同时也保证了进入synchronized块的线程,能看到之前所有线程对共享变量的修改。
简单来说,volatile是轻量级的同步机制,适用于一个线程写,多个线程读的场景,而synchronized是重量级的同步机制,适用于需要保证原子性的复杂场景。此外,volatile只能修饰变量,而synchronized可以修饰方法和代码块。
为什么volatile不能保证原子性?
volatile只能保证可见性,不能保证原子性。原子性是指一个操作是不可中断的,要么全部执行成功,要么全部不执行。例如,
i++
这样的操作实际上包含了三个步骤:读取i的值、将i的值加1、将加1后的值写回i。在多线程环境下,这三个步骤可能被其他线程打断,导致最终结果出错。
举个例子,假设有两个线程同时执行
i++
,i 的初始值为0。
线程A读取i的值,得到0。线程B读取i的值,也得到0。线程A将i的值加1,得到1,并将1写回i。线程B将i的值加1,得到1,并将1写回i。
最终,i 的值为1,而不是期望的2。这就是因为
i++
操作不是原子性的,被其他线程打断了。要保证原子性,需要使用synchronized或者AtomicInteger等原子类。
// 使用 AtomicInteger 保证原子性import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class VolatileExample { private AtomicInteger i = new AtomicInteger(0); public void increment() { i.getAndIncrement(); // 原子性操作 } public int get() { return i.get(); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { VolatileExample example = new VolatileExample(); Thread t1 = new Thread(() -> { for (int j = 0; j { for (int j = 0; j < 1000; j++) { example.increment(); } }); t1.start(); t2.start(); t1.join(); t2.join(); System.out.println(example.get()); // 输出 2000 }}
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