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Java编程开发随着互联网的不断发展而被越来越多的程序员掌握，今天我们就通过案例分析来简单了解一下，Java编程开发volatile底层原理。

volatile是轻量级的同步机制，volatile保证变量对所有线程的可见性，不保证原子性。

当对volatile变量进行写操作的时候，JVM会向处理器发送一条LOCK前缀的指令，将该变量所在缓存行的数据写回系统内存。

由于缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己的缓存是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行置为无效状态，当处理器对这个数据进行修改操作的时候，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存中。

来看看缓存一致性协议是什么。

缓存一致性协议：当CPU写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，即在其他CPU中也存在该变量的副本，会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态，因此当其他CPU需要读取这个变量时，就会从内存重新读取。

volatile关键字的两个作用：

保证了不同线程对共享变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

禁止进行指令重排序。

指令重排序是JVM为了优化指令，提高程序运行效率，在不影响单线程程序执行结果的前提下，尽可能地提高并行度。Java编译器会在生成指令系列时在适当的位置会插入内存屏障指令来禁止处理器重排序。插入一个内存屏障，相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行，后于这个命令的必须后执行。对一个volatile字段进行写操作，Java内存模型将在写操作后插入一个写屏障指令，这个指令会把之前的写入值都刷新到内存。

synchronized的用法有哪些?

修饰普通方法：作用于当前对象实例，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁

修饰静态方法：作用于当前类，进入同步代码前要获得当前类对象的锁，synchronized关键字加到static静态方法和synchronized(class)代码块上都是是给Class类上锁

修饰代码块：指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁

synchronized的作用有哪些?

原子性：确保线程互斥的访问同步代码;

可见性：保证共享变量的修改能够及时可见;

有序性：有效解决重排序问题。

synchronized底层实现原理?

synchronized同步代码块的实现是通过monitorenter和monitorexit指令，其中monitorenter指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit指令则指明同步代码块的结束位置。当执行monitorenter指令时，线程试图获取锁也就是获取monitor的持有权(monitor对象存在于每个Java对象的对象头中，synchronized锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因)。

其内部包含一个计数器，当计数器为0则可以成功获取，获取后将锁计数器设为1也就是加1。相应的在执行monitorexit指令后，将锁计数器设为0

，表明锁被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止

synchronized修饰的方法并没有monitorenter指令和monitorexit指令，取得代之的确实是ACC_SYNCHRONIZED标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM通过该ACC_SYNCHRONIZED访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

volatile和synchronized的区别是什么?

volatile只能使用在变量上;而synchronized可以在类，变量，方法和代码块上。

volatile至保证可见性;synchronized保证原子性与可见性。

volatile禁用指令重排序;synchronized不会。

volatile不会造成阻塞;synchronized会。

ReentrantLock和synchronized区别

使用synchronized关键字实现同步，线程执行完同步代码块会自动释放锁，而ReentrantLock需要手动释放锁。

synchronized是非公平锁，ReentrantLock可以设置为公平锁。

ReentrantLock上等待获取锁的线程是可中断的，线程可以放弃等待锁。而synchonized会无限期等待下去。

ReentrantLock可以设置超时获取锁。在指定的截止时间之前获取锁，如果截止时间到了还没有获取到锁，则返回。

ReentrantLock的tryLock()方法可以尝试非阻塞的获取锁，调用该方法后立刻返回，如果能够获取则返回true，否则返回false。

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