synchronized关键字与volatile原理浅析

2022-07-30 11:59:18

synchronized关键字与volatile关键字可以说是Java多线程的基础,无论是各种同步锁,还是我们所遇到的线程安全问题,都与这两个关键字有联系。

Synchronized

Synchronized关键字我们经常用来执行线程间的互斥操作,使用示例如下:

int x;publicsynchronizedvoidsetX(int x) {this.x = x;
    }

示例十分地简单,如果两个线程访问这个函数,他们是互斥的访问的,Synchronized关键字在这里对函数进行了类似原子操作的包装,在JMM(Java memory model)里面,Synchronized操作是这样的,当线程允许到使用Synchronized关键字修饰的代码时,它会先获取到Synchronized函数所对应的Monitor对象,如果两个线程获取到的需要获取同一个Monitor对象时,他们之间就会互斥。示例如下:

int x;int y;publicsynchronizedvoidsetX(int x) {this.x = x;
    }publicsynchronizedvoidsetY(int y) {this.y = y;
    }

在这个示例中,如果线程A在执行setX函数,而线程B在执行setY函数,他们之间也是互斥地进行的,因为他们所需要获取到的Monitor是同一个。

那有没有办法让两条线程不互斥地进行呢?因为两个函数当中资源并没有抢占的情况,所以,我们可以这样解决:

int x;int y;privatefinal Object object1 =new Object();privatefinal Object object2 =new Object();publicvoidsetX(int x) {synchronized (object1) {this.x = x;
        }
    }publicsynchronizedvoidsetY(int y) {synchronized (object2) {this.y = y;
        }
    }

这样A线程访问setX与B线程访问setY是不会互斥的,因为他们所需要获得的Monitor不是同一个。

Synchronize关键字与工作内存和共享内存

从线程角度来说,内存可分为两种,一种是线程内的工作内存,另一种是线程间的共享内存,当使用Synchronized的时候,它主要做了三件事

  1. 在执行之前,到共享内存读取到所需变量
  2. 读取变量之后,其他线程无法再对此变量进行操作(其他线程将采取自旋或阻塞的方式等待)
  3. 函数结束之后,将该变量的值刷新并解除锁定
锁的四种状态

在Synchronizationd中的锁是隐式锁,在Java对它进行优化之后,它是会进行自动升级的,升级的阶段有四个,分别如下:

  • 无锁
  • 偏向锁
  • 轻量级锁
  • 重量级锁

其中偏向锁是Synchronizationd关键字所做的优化,它将获取锁的代价降到了最低,但是只适合单线程使用,当发生竞争时,偏向锁会升级成轻量级锁,这时如果锁已经被持有,则线程就会采取自旋的方式等待(自旋其实就是循环),如果竞争再升级,就会升级成重量级锁,这时如果再要获取锁,就会采取阻塞的方式等待。

volatile

volatile关键字所做的事情其实就是在改变volatile所修饰的变量时,它是会强制刷新到共享内存的,我们可以这样理解,volatile的每一步操作都和包裹在synchronized代码块中一样,但是!特别需要注意的是,这里的每一步并不是指的一行代码,而是指的每一步原子操作。

  • 作者:qq_33487412
  • 原文链接:https://blog.csdn.net/qq_33487412/article/details/81584838
    更新时间:2022-07-30 11:59:18