前言

这几天一直在学习Java并发相关的知识（比刚上大学那会儿看好多了，哈~），所以觉得有必要做一些知识总结。当我们在谈到并发或者查看一些开源库的源码的时候，我们会经常看到关键字volatile和 synchronized，如果不了解这些关键字，其实还是挺头疼的。

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一. 定义

volatile和synchronized是Java中的关键字

二. 作用

我们都知道，Java中某个线程在第一次读取共享属性之前，会从主内存中复制这个属性到线程的工作内存中，之后才会操作这个共享属性，在操作完成之后，如果共享属性的值发生了修改，则会先保存到本地的工作线程，然后才会刷新到主内存（貌似跟作用没什么关系，不过需要理解）。此外，在正式介绍这两个关键字作用之前，我觉得有必要了解三个名词：原子性、可视性和有序性

名词	解释
原子性	一个操作/一系列操作要么全部执行要么都不执行
可视性	如果一个线程对一个共享值作出了一些修改，其他线程都可以看到这个共享值的修改。
有序性	程序的运行顺序要和程序的逻辑顺序一致，可能实际情况是计算机考虑到性能的因素执行顺序有所不同，但是结果肯定会跟逻辑顺序一致。

下面来介绍我们今天的主角：
1. volatile
对于volatile的作用，《Java核心技术卷》是这么说的：

为实例域的访问提供了一种免锁机制，不提供原子性。

首先，实例域说明它是用来修饰域的，如下：

private volatile boolean isNum = false;

其次，对实例域的访问提供了免锁机制说明volatile具有可视性；最后的重点就是没有原子性。《Java编程思想》中提到：

所有的基础类型（除了double和long）的基础操作（读取和写入）都具有原子性，经过volatile修饰的long和double在基础操作中也会具有原子性。

所以volatile除了提供可视性之外，还能够为long和double的读取和写入提供原子性，此外，volatile还可以保证有序性。
2. synchronized
在Java中，所有实例对象都自动含有单一的锁（也称监视器）。所以，当使用synchronized修饰的方法的时候，该方法会自动给实例加锁，这个时候，其他含synchronized的方法必须等到该方法调用结束并释放锁之后，该方法才能够被调用。简单来说，就是同一时间内，只能有一个线程访问 synchronized修饰的方法或者代码块啊，保证了原子性、有序性和可视性。

三. 使用

1. volatile
volatile的使用比较简单：

// 对一个域加上volatile，域可以确保可视性和有序性
private volatile int b;

// 对long和double加上volatile，可以使如下的读取和写入具有原子性。
private volatile long a;

public long getA(){ return a;}
public void setA(A a){ this.a = a;}

2. synchronized
相对于volatile的使用，synchronzied的使用相对复杂一点：

public class Test {
    private int a;
    public static int b；

    public synchronized void addOne() {
        a = a + 1;
    }

    public void addTwo() {
        synchronized (this) {
            a = a + 2;
        }
    }

    public void addThree() {
        synchronized (Test.class) {
            b = b + 3;
        }
    }

    public synchronized static void addFour() {
        b = b + 4;
    }
}

根据以上代码，我们看到synchronized的使用通常会分两种类型：

• 对象锁，synchronized修饰普通方法或者在代码块中使用的当前对象，分别对应着addOne()和addTwo()方法，该方法采用的是Test的对象锁，只针对单个Test实例的并发问题。
• 类锁，synchronized修饰静态方法或者在代码块中使用类对象，分别对应这addFour()和addThree()，这两个方法采用的是Test.Class的对象锁。当存在多个Test实例对象的时候，同一时间只有一个Test实例可以访问到addFour()方法或者addThree()中的代码块。

值得注意的是，一个任务可以多次获得对象的锁，当在一个synchronized方法中调用同一个对象的另一个synchronized方法，该方法就会使得JYM跟踪的线程的持有的锁的数量加一，方法调用结束的时候，持有锁的数量就会减一，直到数字减为零，锁才会被释放。

四. 进一步探究

在这里，我准备向各位同学浅析一下volatile和synchronized的作用。
1.volatile
从第二部分中，我们了解到volatile能够保证有序性和可视性以及为double和long的读取和写入操作的原子性，除此之外，不会保证其他操作的原子性。

• 有序性：（1）当执行包含volatile的域的读操作或者写操作的时候，在其前面的操作肯定已经全部进行，且结果对后面的操作可见，在其后面的操作肯定还没有进行。（2）Java在进行指令优化的时候，不能把volatile域的操作语句的前面的语句放在后面执行，也不能将其后面的语句放在前面执行。
• 可视性：关于可视性我们直接引用《Java编程思想》的原文

只要对volatile域产生了写操作，那么所有的读操作都可以看到这个修改。即便使用了本地缓存，情况也确实如此，volatile域会被立即写入主存中，而读取操作就发生在主存中。

• 非原子性：在Java中，只有对基本类型（除了long和double，但是long和 double经volatile修饰后读取和写入会具有原子性）的变量的
  读取和写入才会确保有原子性，并且不包括自增这类跟之前值相关的操作，原因如下：

volatile int num = 1;
public void doAddOne() {
  num++;
  // 自增包括两个步骤：
  // 1. 读取num的值 2. num+1 写入修改后的值
  // 假设线程A在读取num值的时候，被挂起，这个时候线程B读取num的值
  // 线程B对num进行自增，结果为1
  // 这个时候，线程A恢复调度，对起初读取的num的值进行自增，结果也会1
  // 0经过两个自增，结果仍然为1，所以说volatile域并不能保证原子性
}

2. synchronized
这里，我们就简单的讨论一下synchronized的执行过程吧：
（1）获得同步锁。
（2）清空工作内存。
（3）从主内存中复制数据副本到工作内存。
（4）执行代码。
（5）刷新数据到主内存。
（6）释放锁。
这也就是synchronized能够具有可视性、有序性和原子性的原因。

五. 总结

总结

六. 拓展

其他解决并发的方式：

Java基础-浅析解决并发的几种方式

七. 引用

本人水平有限，难免会有错误，如有错误，欢迎各位同学指出～
如下是本人的参考：

1. 书籍：《Java核心技术卷》《Java编程思想》
2. 博客：
   Java：手把手教你全面学习神秘的Synchronized关键字
   Java：鲜为人知的关键字volatile
   java本地内存什么时候刷新到主内存中去