volatile和synchronized关键字详解

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volatile

Synchronized

总结

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volatile

使用场景：类变量和实例变量。

作用：简单点说，如果一个字段被声明成volatile，那么Java内存模型会确保所有线程看到这个变量的值是一致的。另外，他还能禁止指令重排。

那么，volatile是如何来保证可见性的呢？

通过查阅资料了解得知：被volatile修饰的变量，在对其进行写操作时，编译成的汇编代码会增加如下一行指令

lock addl $0×0,(%esp);

这句指令执行在多核处理器会导致：

1. 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存；
2. 这个写回的操作会导致其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。

那么为什么会导致其他cpu缓存失效呢？

因为多处理器下，cpu为了保证缓存一致性，实现了缓存一致性协议。每个处理器都会嗅探总线上的数据来检查自己缓存的数据是否过期，主要检查缓存行对应的内存地址是否修改。如果有修改，就会设置无效，在下一次使用的时候重新从内存中读取数据。

Synchronized

使用场景：方法或代码块。

作用：多线程下控制并发。

首先，我们要知道，Java中的每一个对象都可以作为锁。具体有三种：

1. 对于普通方法，锁当前实例对象；
2. 对于静态同步方法，锁的是当前class对象；
3. 对于锁代码块，锁的是括号里你写的对象。

在Hotspot虚拟机中，对象在堆中存储布局可以分为：对象头、实例数据和对齐填充。synchronized锁就是存储在对象头中的。获取对象锁的过程，其实是获取monitor对象的所有权的过程。monitor对象是放在对象头中的一个对象。
对象头中包含两类数据：
          ①、第一类是自身运行时数据，如哈希码（hashcode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID等，这部分数据官方称它为“Mark Word”。
          ②、第二类是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，虚拟机通过它来确定对象是哪个类型的实例。

JVM基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步，代码块同步使用monitorenter 和monitorexit指令实现，同步代码块在编译后，会将monitorenter指令插入到代码块开始的地方，将monitorexit指令插入到结束的地方。monitorenter指令和monitorexit指令相互配对存在，并且与monitor​​​​​​​关联。线程执行到monitorenter，则会尝试获取对象的锁，也就是monitor对象。方法同步目前还没有查阅到具体实现方式。

总结

volatile实现了可见性，synchronized实现了可见性和同步性。 

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