面试题:Volatile 与 Synchronized 的区别是什么?

在 Java 中,volatilesynchronized 都是用于确保线程之间的可见性和有序性,但它们的作用和使用场景有着明显的区别。以下是它们的主要区别:

1. 可见性

  • volatile:保证了变量的可见性,即当一个线程修改了 volatile 变量的值,新的值会立即同步到主内存中,并且其他线程能够立即看到这个变化。但是,volatile 并不保证变量操作的原子性。
  • synchronized:同样保证了变量的可见性,当线程离开同步块时,它会将所有修改刷新到主内存;当线程进入同步块时,它会清空工作内存中的变量值,并从主内存中重新加载最新值。此外,synchronized 还提供了原子性保障。

2. 原子性

  • volatile:不能保证复合操作(如 i++)的原子性。例如,在多线程环境下,如果多个线程同时对一个 volatile 标记的整型变量执行自增操作,可能会导致数据竞争问题。
  • synchronized:可以保证代码块或方法内的所有操作都是原子性的。这意味着在一个线程执行完同步代码块之前,其他线程无法进入该代码块,从而避免了数据竞争。

3. 有序性

  • volatile:可以防止指令重排序优化,确保变量的操作顺序按照程序代码顺序进行,这有助于避免由于编译器优化导致的一些并发问题。
  • synchronized:也提供了类似的有序性保证,因为同步块内的代码不会与其他同步块内的代码交错执行。

4. 性能

  • volatile:通常情况下,volatile 的性能开销比 synchronized 小,因为它不会引起线程上下文切换和线程调度的额外开销。适用于读多于写的场景。
  • synchronized:在某些情况下,特别是在争用激烈的场景下,可能会导致线程阻塞等待锁释放,从而影响性能。然而,随着 JVM 的不断优化,synchronized 的性能已经得到了显著提升。

5. 使用场景

  • volatile:适合用于状态标志、double-checked locking 单例模式等简单场景,特别是那些只需要保证可见性而不需要保证原子性的情况。
  • synchronized:更适合需要保证原子性操作的场景,如对共享资源的访问控制,或者需要保证一系列操作作为一个不可分割的整体来执行的情况。

综上所述,虽然 volatilesynchronized 都用于解决并发问题,但它们各自有其适用的场景。正确理解两者的差异可以帮助开发者选择合适的工具来编写高效且正确的并发代码。

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