Java并發程式設計第一記——volatile與synchronized

1. volatile

允許共享變量，它保證每一個線程看到變量的值都是一緻的，是輕量級的synchronized。其實作原理是CPU的LOCK指令，這個指令會做兩件事：将目前處理器中的緩存行（緩存最小配置設定機關）回寫到記憶體中和使其它處理器的緩存行失效。

2. synchronized

通過鎖的方式來實作同步。Java裡面有三種鎖：偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖（級别依次升高）。當通路同步塊時必須獲得鎖，鎖的資訊存儲在Java對象頭中。

• 偏向鎖：最低級别的鎖，jvm預設開啟。這個鎖為了解決以下這個問題：當一個同步塊，本身競争不是很多，被一個線程反反複複的使用，那麼這個線程将會每次都會通過CAS（比較再交換）來獲得鎖，同步塊也會每次都加鎖。這個開銷是很大的，為了解決這個現象，引入了偏向鎖——即記錄線程ID，如果有偏向鎖，且指向的是正要通路的線程的ID，那麼将不會解鎖，而是直接獲得通路權限，之後也不會頻繁解鎖，大大減少開支。
• 輕量級鎖：簡單點說，就是不會阻塞線程，而是會進行自旋操作，多次嘗試獲得鎖。經過多次嘗試之後，便會更新成重量級鎖，阻塞線程，注意更新之後不會降級。自旋操作會消耗CPU資源，但是，有了自旋會大大提高線程的響應時間。
• 重量級鎖：沒有鎖的線程，會等待其它線程釋放鎖才能繼續進行，最進階别的鎖。

3. 補充

• 原子操作：不可中斷的一個或一系列動作或指令。CPU實作原子操作是加鎖，總線上鎖或者緩存行上鎖。
• CAS：比較再交換，目前值沒有發生變化，如果舊值發生變化，不更新新值，否則更新。舊值變化，說明已經修改了，保證同步，不更新成新值。
• Java使用鎖和循環 CAS來實作原子操作。除了偏向鎖，其它Java實作同步都使用了循環CAS，但是其循環開銷大，ABA問題和隻能保證一個一個變量的問題還是有的。