详解Java中的关键字volatile和synchronized

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  1. volatile 关键字
  2. synchronized 关键字
  3. 总结

详解 Java 中的关键字 volatile 和 synchronized

Java 中的关键字 volatile 和 synchronized 是多线程编程中非常重要和常用的关键字。它们都有着不同的特性和作用,在多线程编程中起着至关重要的作用。下面将详细介绍这两个关键字的使用方法、区别以及在实际应用中的注意事项。

volatile 关键字

volatile关键字用来修饰变量,它的主要作用是保证多个线程之间对该变量的访问的可见性和有序性。使用 volatile 修饰的变量可以被多个线程同时访问,而且每个线程都能够看到其它线程对该变量的修改。如果没有使用 volatile 关键字,则可能会出现一个线程对变量进行了修改,而其它线程还在使用旧值的情况,这种情况被称为竞态条件。

使用volatile关键字修饰的变量有以下特点:

  • 可见性:当一个线程修改了 volatile 变量的值时,其它线程能够立即看到修改后的最新值;
  • 有序性:volatile 变量的读写操作具有顺序性,即先写后读,保证了线程之间对变量的顺序访问。

volatile 关键字适用于以下几种情况:

  1. 标识位的状态切换:当一个线程需要改变某个标识位的状态时,使用volatile关键字可以确保其它线程能够即时看到状态的变化。
  2. 被多个线程使用的数据:当一个变量被多个线程共享时,使用volatile可以保证各个线程之间能够正确地读取到该变量的值。
  3. 锁的替代:在某些情况下,volatile 关键字可以替代锁来保证线程安全性,比如使用volatile实现单例模式。

使用 volatile 关键字需要注意以下几点:

  1. 不具备原子性:volatile 关键字并不保证对变量的所有操作都是原子操作,因此不能完全替代锁;
  2. 不适用于复合操作:如果需要在 volatile 变量上进行一系列的复合操作,就需要使用锁来保证线程安全。

synchronized 关键字

synchronized关键字是 Java 中非常重要和常用的关键字,它主要是用来实现对象的同步和线程的互斥。使用synchronized关键字可以保证同一时间只有一个线程能够访问共享资源,其他线程必须等待当前线程执行完毕后才能继续访问。

synchronized 关键字有以下几种用法:

1)修饰代码块:使用synchronized关键字修饰的代码块,只能被一个线程访问。示例如下:

synchronized (obj) {
    // 被锁定的代码块
}

2)修饰方法:使用synchronized关键字修饰的方法,同样只能被一个线程访问。示例如下:

public synchronized void method() {
    // 被锁定的方法
}

3)修饰静态方法:使用synchronized关键字修饰的静态方法,同样只能被一个线程访问。示例如下:

public static synchronized void method() {
    // 被锁定的静态方法
}

4)修饰类:使用synchronized关键字修饰的类,同样只能被一个线程访问。示例如下:

public class MyClass {
    public void method() {
        synchronized(MyClass.class) {
            // 被锁定的代码块
        }
    }
}

使用synchronized关键字需要注意以下几点:

  1. 粒度问题:要尽量缩小同步代码块的范围,以避免对程序性能的影响。
  2. 死锁问题:如果在多个线程之间存在循环依赖的关系,就容易导致死锁问题。
  3. 性能问题:每个线程获取锁和释放锁都需要消耗一定的时间,如果同步操作过于频繁,会严重影响程序的性能。
  4. 可重入性问题:当一个线程已经获得了某个对象的锁之后,它可以再次进入该对象的同步代码块,而不需要重新获取锁。

总结

volatile 和 synchronized 关键字都是 Java 多线程编程中非常重要和常用的关键字。它们分别具有不同的特点和作用,在实际应用中需要根据具体的情况选择使用。

对于 volatile 关键字,需要注意可见性和有序性这两个特性,不能完全替代锁。

而对于 synchronized 关键字,需要注意同步代码块的粒度问题、死锁问题、性能问题和可重入性问题。只有在理解了它们的特点和使用方法,并且在实际应用中掌握了正确的使用方式,才能真正发挥它们在多线程编程中的作用。

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