标签：padding volatile 线程 实现 排序 操作 区别 面试 内存模型
面试，被问到volatile与synschonized的区别
本文参考http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html，
valitile这个关键词，不局限于java中，其实很多语言中都有这个关键词。由于自己之前对于多线程的编程接触比较少，而且对于java的内存模型不是很了解，所以今天做一个总结。
内存模型
现在想想大学那会学的操作系统真是太有用了，可惜当时没有认真学，很多编程的问题，都可以归结到操作系统，而且很多优秀的设计都是从操作系统来的。不说了，一把心酸泪。还是努力弥补吧。
计算机的主要运算是由cpu，内存之间交互的，而他们之间的交互靠的是总线。但是由于cpu的速度远远大于内存的，所以在cpu旁边往往会设计一级二级缓冲，作用就是中和cpu与内存之间的速度。
但是让我们想想，如果程序是单线程的，基本没啥问题，因为数据不会存放着多个缓冲中，也就不涉及一致性的问题，但是当我们的程序里面有多线程的时候，可能不同的cpu会执行不同的线程，这样可能不同cpu的缓冲会持有同一个变量的不同副本，这样就有问题了。不同线程操作同一个变量，如何做到同步。
为了解决这个问题，那篇文章里面提到有两种方式。
1.在访问的时候，总线加锁，也就是相当于人为将多线程，变为单线程，这样不会出现数据不一致的问题，但是这样带来了很大问题，就是效率大打折扣，体现不出多线程的优势。
2.缓存一致性协议：
这里我就引用别人的一段话：“缓存一致性协议,最出名的就是Intel 的MESI协议，MESI协议保证了每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。它核心的思想是：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，发现自己缓存中缓存该变量的
缓存行是无效的，那么它就会从内存重新读取。”
最后附上一张图，来总结下上面说的。
多线程编程的概念
1.原子性：
这个概念在数据库里面也有，意思就是保证一个操作，要么完成，要不不做，而不能是做了一半。想必大家对这个最熟悉的应该就是银行的例子了吧。转账的时候，从我账户
扣款和给对方账户加款，应该是原子操作，不能说从我账户扣了，但是对方账户没有增加。这是在多线程里面必须要避免的问题。
2.可见性：
这个词的意思就是当一个线程在修改了某一个变量之后，可以马上将改变刷新到别的线程，也就是说如果别的线程需要访问的时候，是访问的修改过后的值。
3.有序性：
程序执行的顺序，不一定会按照代码书写的顺序进行执行。而是编译器会对代码进行指令的优化，这样做的目的是为了保证程序执行的效率。这样做基本上对于单线程没啥问
题，编译器保证做过优化后的代码和没做优化的代码，执行的结果是一样的。但是如果是多线程呢，这点编译器就无法保证。
综上所述，一个多线程如果要正确的执行，就必须满足上面三个条件。如果不满足，则执行的结果就有可能出错。
那么java里面通过什么样的方式来确保符合三种原则呢？
java保证多线程（java内存模型）
1.原子性：
在java中，对基本数据类型的读取与赋值是原子操作的，要不操作成功，要么失败。
那么怎么样的操作算原子操作呢，下面举两个例子：
int x = 3; int y = x; y++;
第一条语句，是直接将值复制给x变量。第二条语句，首先读取x的值，然后再赋值给y。第三条语句，首先读取y的值，然后加一操作后，再赋值给y。
所以上面三条语句只有第一条语句是原子操作。这也就解释了下面这段代码结果为啥不是人们的预期。
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public volatile static int count = 0;public static void main(String[] args) { for(int i=0;i<10000;i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { count++; } }).start(); } try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(count); } |
这段代码执行的结果有时候会小于10000，原因就是count++不是原子操作，虽然用volatile修饰，但是也不起作用。
那么上面这段代码如何正确运行呢，答案很显然，把count++变成原子操作即可，那么修改count的类型，如下
public static AtomicInteger count =new AtomicInteger(0);
将count++变为count.getAndIncrement();
这样保证了原子操作。结果也就是10000了。
2.可见性：
对于可见性，java提供了volatile关键词来修饰，上面已经用到过了。这个关键词保证他修改后的值，会马上更新到java的主存中，当其他线程再要读取的时候，就是读取的
新的值，但是用这个关键词的时候，也得多多注意，就跟上面说的那种情况，也是不行的。当然上面的情况可以用加锁，或者 synchronized方式进行同步。保证结果。
3.有序性：
Java里面也是通过volatile来保证一定程度上的有序性。也可以通过 synchonized来保证多线程下的有序性。
在《深入理解Java虚拟机》有这么一段话“
观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”
lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：
1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。”
所以以后遇到问题的时候，还是得多从原理里面找答案。
虽然volatile的性能比synchronized性能高，但是volatile的使用场景有所限制。因为它无法保证多线程下的原子性。
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原文地址：http://www.cnblogs.com/zedosu/p/6661667.html
