面试题：Java内存模型下，volatile关键字与synchronized关键字在同步与互斥方面的区别与联系

Question

分析volatile关键字与synchronized关键字在保障同步与互斥上的作用机制，说明它们在可见性、原子性、有序性方面各自的特点，以及在何种场景下应该优先选择使用其中某一个关键字。

Answer 1

volatile关键字

• 作用机制：volatile通过内存屏障实现，禁止指令重排序，并确保对volatile变量的修改会立即刷新到主内存，其他线程读取时会从主内存获取最新值。
• 可见性：保证可见性，一个线程修改了volatile变量，其他线程能立刻看到最新值。
• 原子性：不保证原子性，对于复合操作（如i++）不具备原子性。
• 有序性：保证有序性，禁止指令重排序，确保代码执行顺序与书写顺序一致。
• 适用场景：适用于一写多读场景，如状态标记变量，主要关注可见性和禁止指令重排序。

synchronized关键字

• 作用机制：通过对象监视器（monitor）实现，线程获取monitor才能进入同步块或方法，执行完释放monitor。
• 可见性：保证可见性，线程进入同步块时会从主内存刷新变量值，退出时会将变量值写回主内存。
• 原子性：保证原子性，同一时刻只有一个线程能进入同步块或方法，操作具有原子性。
• 有序性：保证有序性，相当于一个内存屏障，禁止指令重排序。
• 适用场景：适用于多线程读写场景，需要保证原子性、可见性和有序性，如临界区资源访问。

选择建议

• 优先使用volatile的场景：变量的操作不涉及复合操作，且主要关注变量的可见性和禁止指令重排序，如标记位判断。
• 优先使用synchronized的场景：需要保证原子性操作，多线程对共享资源读写，需要同步互斥控制，如并发修改数据结构。