故事背景

小米是一家互聯(lián)網(wǎng)大廠的Java開(kāi)發(fā)工程師，最近在準(zhǔn)備面試題。他的朋友小明在另一家公司面試Java后端工程師，面試回來(lái)一臉生無(wú)可戀：“面試官上來(lái)就問(wèn) synchronized 和 volatile 的區(qū)別，我結(jié)巴了半天，最后被懟得體無(wú)完膚！” 小米哈哈大笑：“這個(gè)問(wèn)題很好回答啊，我來(lái)給你講講?！?于是，一場(chǎng)關(guān)于 Java 并發(fā)的討論就此展開(kāi)……

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synchronized 和 volatile 的基本概念

小米清了清嗓子，開(kāi)始講解：

“我們寫(xiě) Java 代碼時(shí)，多線程編程是繞不開(kāi)的一個(gè)話題，而 synchronized 和 volatile 這兩個(gè)關(guān)鍵字，都是 Java 提供的線程同步手段?！?/p>

1、synchronized：獨(dú)占鎖，保證原子性和可見(jiàn)性

• synchronized 是 Java 提供的關(guān)鍵字，它表示只有一個(gè)線程可以獲取作用對(duì)象的鎖，進(jìn)入同步代碼塊，其他線程必須等待。
• 這樣可以防止多個(gè)線程并發(fā)修改共享資源，保證變量的可見(jiàn)性和原子性，防止線程安全問(wèn)題。

2、volatile：內(nèi)存可見(jiàn)性，防止指令重排序

volatile 關(guān)鍵字用于修飾變量，它告訴 CPU 和編譯器：

• 這個(gè)變量不能被緩存，必須從主存（內(nèi)存）中讀取。
• 禁止指令重排序，防止CPU對(duì)代碼執(zhí)行順序進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致多線程環(huán)境下的程序異常。

小明點(diǎn)點(diǎn)頭：“聽(tīng)起來(lái)好像都能用來(lái)解決并發(fā)問(wèn)題??？它們的區(qū)別到底在哪？”

synchronized 和 volatile 的核心區(qū)別

小米笑著說(shuō)：“這正是面試官的坑點(diǎn)！雖然它們都跟線程安全有關(guān)，但作用完全不同?！?/p>

1、修飾對(duì)象的范圍不同

小米舉例：“比如你有一個(gè) count 變量，你可以用 volatile 讓它的修改對(duì)所有線程可見(jiàn)。但如果你要保證 count++ 這個(gè)操作的原子性，那 volatile 就不行了，必須用 synchronized?！?/p>

2、是否保證原子性

小明皺眉：“等等，那如果 volatile 不能保證原子性，它的用武之地在哪？”

小米解釋：“volatile 適用于單一變量的狀態(tài)標(biāo)記，比如雙重檢查鎖（DCL）模式下的 instance 變量，或者是 boolean flag 這樣的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)變量。而 synchronized 適用于復(fù)雜邏輯操作，比如 count++ 這種需要原子性保護(hù)的操作?！?/p>

synchronized 和 volatile 的其他區(qū)別

小米繼續(xù)深入講解：

1、是否會(huì)造成線程阻塞

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2、是否會(huì)被編譯器優(yōu)化

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小明驚訝：“原來(lái) Java 還這么智能，synchronized 還能被優(yōu)化？”

小米點(diǎn)頭：“對(duì)的！Java 1.6 以后，synchronized 進(jìn)行了很多優(yōu)化，比如：

• 偏向鎖：如果一個(gè)線程一直在使用同一個(gè)鎖，JVM 就不會(huì)頻繁地加鎖和釋放鎖。
• 輕量級(jí)鎖：多個(gè)線程嘗試競(jìng)爭(zhēng)鎖時(shí)，不會(huì)立即進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而是使用 CAS 方式嘗試加鎖，提高性能。
• 鎖消除、鎖膨脹：JVM 會(huì)根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化鎖的使用。”

面試中如何回答 synchronized 和 volatile 的區(qū)別

小米總結(jié)了一套“黃金答題模板”：

“如果面試官問(wèn) synchronized 和 volatile 的區(qū)別，你可以這么答：

• volatile只能修飾變量，synchronized 既能修飾變量，也能修飾方法和代碼塊。
• volatile保證變量的可見(jiàn)性，但不保證原子性；synchronized同時(shí)保證可見(jiàn)性和原子性。
• volatile不會(huì)造成線程阻塞，而 synchronized 可能會(huì)導(dǎo)致線程阻塞。
• volatile不能被編譯器優(yōu)化，而 synchronized 通過(guò) JVM 的優(yōu)化（如偏向鎖、輕量級(jí)鎖）能提高性能。
• volatile 適用于狀態(tài)標(biāo)記等簡(jiǎn)單場(chǎng)景，而 synchronized 適用于臨界區(qū)保護(hù)、多個(gè)操作組合的場(chǎng)景?！?/li>

小明眼睛一亮：“聽(tīng)你這么一說(shuō)，我感覺(jué)能答出個(gè)八九不離十了！”

真實(shí)場(chǎng)景下的選擇

小米最后補(bǔ)充道：“不過(guò)，面試官可能還會(huì)問(wèn)你——在真實(shí)項(xiàng)目中該怎么選？ 你可以告訴他：”

• 如果只是想讓變量的修改對(duì)所有線程可見(jiàn)，且不涉及復(fù)合操作（如count++），可以用 volatile。
• 如果需要保證線程安全，操作需要原子性，那就用 synchronized（或者 Lock 機(jī)制）。
• 如果涉及高并發(fā)，還可以考慮 ReentrantLock，它比 synchronized 更靈活。

面試官的 “坑” 及應(yīng)對(duì)

小米最后提醒：“面試官喜歡挖坑，比如問(wèn)你：”

1、volatile 適用于哪些場(chǎng)景？

• 適用于狀態(tài)標(biāo)記（比如 boolean flag），單例模式的雙重檢查鎖（DCL）。

2、為什么 volatile 不能保證原子性？

• 因?yàn)?volatile 只是保證了線程可見(jiàn)性，但 count++ 這樣的操作是 讀取-計(jì)算-寫(xiě)入，中間有多個(gè)步驟，volatile 無(wú)法保證其不被其他線程干擾。

3、為什么 synchronized 能保證原子性？

• 因?yàn)?synchronized 會(huì)讓線程獨(dú)占鎖，保證操作的完整性，其他線程必須等待鎖釋放。