【Java】Java核心要点总结70

1. volatile 如何保证变量的可⻅性？

在Java中，使用volatile关键字可以确保变量的可见性。

当一个线程修改了一个被volatile修饰的变量时，它会立即将该变量的最新值刷新到主内存。而其他线程在读取该变量时，会从主内存中重新获取最新值，而不是使用缓存中的旧值。

这样做的原因是，普通的变量在多线程环境下存在线程间不可见的问题。每个线程都有自己的工作内存，由于运行速度快和编译优化等原因，线程可能会直接读取工作内存中的旧值，而不去主内存中获取最新的值，导致线程之间的数据不一致。

而使用volatile修饰的变量会禁止线程对其进行缓存，并且强制线程在每次访问时从主内存中读取最新的值。这样可以确保变量的可见性，使得所有线程看到的值都是一致的。

需要注意的是，volatile只能保证可见性，并不能解决并发操作的原子性问题。如果涉及到需要确保原子性操作的场景，例如自增或自减操作，需要使用原子类（如AtomicInteger）或者利用锁来保证线程安全。

2. volatile 可以保证原⼦性么？

不，volatile关键字无法保证原子性。

volatile关键字只能确保变量的可见性，即线程在读取该变量时，能够获取到最新的值。它通过禁止线程对被修饰的变量进行缓存，强制从主内存中读取最新的值。

但是原子性是指一个操作是不可中断的，要么完全执行成功，要么完全不执行。volatile关键字不能保证复合操作的原子性，例如自增或自减操作。

如果需要保证操作的原子性，可以使用以下方式之一：

使用 synchronized 关键字来实现同步，确保在同一时间只有一个线程执行该代码块。
使用 Lock 或者 Atomic 类提供的原子操作类，例如 AtomicInteger、AtomicLong，它们提供了针对特定操作的原子性保证。
需要根据具体场景选择适合的解决方案，以保证正确的并发控制和数据一致性。

3. synchronized 关键字

synchronized 是 Java 中用于实现线程安全的关键字之一。它可以用来修饰方法或代码块，确保在同一时间只有一个线程执行被修饰的代码部分。

当一个线程进入一个被 synchronized 修饰的代码块或方法时，它会尝试获取对象锁（也称为监视器锁）。如果该对象的锁没有被其他线程持有，那么当前线程就获取到了锁，并开始执行代码；而其他线程则需要等待锁的释放。

通过使用 synchronized 关键字，可以实现以下两个主要目标：

互斥性：同一时间只有一个线程可以获得对象锁，执行被 synchronized 修饰的代码块或方法，从而避免多个线程同时访问共享资源导致的数据不一致或竞态条件问题。
可见性：当一个线程释放对象锁时，它会将对共享变量的修改刷新到主内存中，使得其他线程可以看到最新的值。这样可以保证数据的可见性，防止线程间的缓存不一致问题。

需要注意的是，synchronized 的互斥性依赖于获取的对象锁，因此不同线程必须使用相同对象的锁才能起到同步作用。另外，过度使用 synchronized 可能会导致性能问题，因此在设计并发程序时需要注意合理使用锁机制。

4. synchronized 和 volatile 的区别

volatile 和 synchronized 都是 Java 中用于处理并发编程的关键字，但它们有以下几个主要区别：

作用范围：

volatile 仅作用于变量，用于保证变量的可见性。
synchronized 既可以修饰方法，也可以修饰代码块，用于实现线程间的互斥和同步。

可见性：

volatile 关键字保证被修饰的变量对所有线程都是可见的，即当一个线程修改了该变量的值后，其他线程可以立即看到最新的值。
synchronized 关键字会在进入同步块（或方法）之前将工作内存中的数据刷新回主内存，并在退出同步块时强制刷新主内存中的数据到工作内存。这样可以保证共享变量的可见性。

原子性：

volatile 不能保证复合操作的原子性。例如，对一个 volatile 变量进行自增操作时，并不能确保该操作是原子的。
synchronized 可以保证同一时间只有一个线程执行被锁定的代码块，从而保证了代码块内部的操作是原子的。

锁机制：

volatile 并不涉及锁的获取与释放，它仅仅是保证被修饰的变量对所有线程的可见性。
synchronized 通过获取和释放对象锁来实现线程间的互斥和同步。在使用 synchronized 时，进入同步块之前需要先获得对象锁，而退出同步块时会释放该锁。
综上所述，volatile 关键字适用于简单的变量可见性问题，而 synchronized 关键字更强大，可以解决复杂的互斥和同步问题，并且提供了原子性的保证。根据具体的需求和场景选择合适的关键字。

5. synchronized 和 ReentrantLock 的区别

synchronized 和 ReentrantLock 都是 Java 中用于实现线程安全的机制，它们有以下几个主要区别：

可重入性：

synchronized 是可重入锁，也就是说同一个线程可以多次获得同一个锁。
ReentrantLock 也是可重入锁，并且提供了更灵活的使用方式，例如可以通过设置公平性来控制线程获取锁的顺序。
锁的获取与释放：

synchronized 关键字会自动获取和释放锁，在进入 synchronized 代码块或方法时获取锁，在退出时释放锁。
ReentrantLock 则需要手动调用 lock() 方法进行锁的获取，并在合适的时候调用 unlock() 方法释放锁。相比之下，这种方式更加灵活，但也容易忘记调用 unlock() 导致死锁。

等待可中断性：

ReentrantLock 提供了可中断的获取锁的方式，即在等待锁的过程中，可以响应中断请求。通过调用 lockInterruptibly() 方法，如果其他线程中断了当前线程，当前线程会立即抛出 InterruptedException 异常。
synchronized 关键字在获取锁时，如果锁被其他线程持有，那么当前线程会一直等待，无法响应中断。

可选择性：

ReentrantLock 可以根据需要选择公平锁和非公平锁。公平锁能够保证线程获取锁的顺序与请求的顺序一致，而非公平锁则允许插队，可能会导致某些线程长时间等待。
synchronized 关键字并不提供公平性的选择，它总是使用非公平锁。

性能：

在低竞争的情况下，synchronized 的性能通常比 ReentrantLock 好，因为 synchronized 由 JVM 内部实现，经过优化。
在高竞争或复杂的同步场景下，ReentrantLock 可能比 synchronized 更适用，因为它提供了更多的灵活性和可操作性。