synchronized和volatile关键字解决内存可见性问题的比较

1. 内存可见性问题的简述

两个线程同时操作一个共享变量，就可能发生可见性问题：

1. 主存中有变量sum，初始值为0
2. 线程A计划将sum加1，先将sum=0复制到自己的私有内存中，然后更新sum的值。线程A操作完成之后其私有内存中sum的值为1，然而线程A将更新后的sum值回刷到主存的时间是不固定的
3. 在线程A没有回刷sum到主存前，刚好线程B同样从主存中读取sum，此时值为0，和线程A进行同样的操作，最后期盼的sum=2目标没有达成，最终sum=1

线程B没有将sum变成2的原因是：线程A的修改还在其工作内存中，对线程B不可见，因为线程A的修改还没有刷入主存。这就发生了典型的内存可见性问题

解决内存可见性问题有两种方法：

synchronized关键字 volatile关键字

2. synchronized关键字

先介绍以下synchronized的内存语义，使用其内存语义可以解决可见性问题：

进入synchronized块：synchronized 块内使用到的变量从线程的工作内存中清除，这样在 synchronized 块内使用到该变量时就不会从线程的工作内存中获取，而是直接从主内存中获取 退出 synchronized 块的内存语义是把在 synchronized 块内对共享变量的修改刷新到主内存

3. volatile关键字

内存语义：

当 一个变量被声明为 volatile时，线程在写入变量时不会把值缓存在寄存器或者其他地方，而是会把值刷新回主内存 。当其他线程读取该共享变量时，会从主内存重新获取最新值，而不是使用当前线程的工作内存中的值

4. 代码实践

//不安全的变量操作
public class ThreadNotSafeInteger {
          
   
    private int value;

    public int getValue() {
          
   
        return value;
    }

    public void setValue(int value) {
          
   
        this.value = value;
    }
    
}

//使用synchronzied进行同步
public class ThreadSafeInteger {
          
   
    private int value;

    public synchronized  int getValue() {
          
   
        return value;
    }

    public synchronized void setValue(int value) {
          
   
        this.value = value;
    }
    
}

//使用volatile进行同步
public class ThreadSafeInteger {
          
   
    private volatile int value;

    public int getValue() {
          
   
        return value;
    }

    public void setValue(int value) {
          
   
        this.value = value;
    }
    
}

上面的第2处和第3处代码在这里是等价的，都保证了共享变量的可见性，但二者还是存在区别的：

1. synchronized解决了变量的内存可见性和原子性问题，但是volatile关键字值解决了变量的内存可见性问题，并不能解决原子性问题（比如将上面的赋值操作改成value++操作，则使用volatile关键字的代码会在多线程的情况下发生错误，因为volatile关键字不能保证源字性，自增操作不是原子操作）
2. synchronized是阻塞的，volatile是非阻塞的；

使用volatile关键字的场景：

1. 写入变量值不依赖变量的当前值时 。 因为如果依赖当前值，将是获取一计算一写入 三步操作，这三步操作不是原子性的，而 volatile 不保证原子性 2. 读写变量值时没有加锁 。 因为加锁本身已经保证了内存可见性，这时候不需要把变 量声明为volatile的

参考： 《Java高并发核心编程》 《Java并发编程之美》