故事背景

小米是一家互聯網大廠的Java開發工程師，最近在準備面試題。他的朋友小明在另一家公司面試Java后端工程師，面試回來一臉生無可戀：“面試官上來就問 synchronized 和 volatile 的區別，我結巴了半天，最后被懟得體無完膚！” 小米哈哈大笑：“這個問題很好回答啊，我來給你講講。” 于是，一場關于 Java 并發的討論就此展開……

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synchronized 和 volatile 的基本概念

小米清了清嗓子，開始講解：

“我們寫 Java 代碼時，多線程編程是繞不開的一個話題，而 synchronized 和 volatile 這兩個關鍵字，都是 Java 提供的線程同步手段。”

1、synchronized：獨占鎖，保證原子性和可見性

• synchronized 是 Java 提供的關鍵字，它表示只有一個線程可以獲取作用對象的鎖，進入同步代碼塊，其他線程必須等待。
• 這樣可以防止多個線程并發修改共享資源，保證變量的可見性和原子性，防止線程安全問題。

2、volatile：內存可見性，防止指令重排序

volatile 關鍵字用于修飾變量，它告訴 CPU 和編譯器：

• 這個變量不能被緩存，必須從主存（內存）中讀取。
• 禁止指令重排序，防止CPU對代碼執行順序進行優化，導致多線程環境下的程序異常。

小明點點頭：“聽起來好像都能用來解決并發問題啊？它們的區別到底在哪？”

synchronized 和 volatile 的核心區別

小米笑著說：“這正是面試官的坑點！雖然它們都跟線程安全有關，但作用完全不同。”

1、修飾對象的范圍不同

小米舉例：“比如你有一個 count 變量，你可以用 volatile 讓它的修改對所有線程可見。但如果你要保證 count++ 這個操作的原子性，那 volatile 就不行了，必須用 synchronized。”

2、是否保證原子性

小明皺眉：“等等，那如果 volatile 不能保證原子性，它的用武之地在哪？”

小米解釋：“volatile 適用于單一變量的狀態標記，比如雙重檢查鎖（DCL）模式下的 instance 變量，或者是 boolean flag 這樣的簡單開關變量。而 synchronized 適用于復雜邏輯操作，比如 count++ 這種需要原子性保護的操作。”

synchronized 和 volatile 的其他區別

小米繼續深入講解：

1、是否會造成線程阻塞

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2、是否會被編譯器優化

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小明驚訝：“原來 Java 還這么智能，synchronized 還能被優化？”

小米點頭：“對的！Java 1.6 以后，synchronized 進行了很多優化，比如：

• 偏向鎖：如果一個線程一直在使用同一個鎖，JVM 就不會頻繁地加鎖和釋放鎖。
• 輕量級鎖：多個線程嘗試競爭鎖時，不會立即進入阻塞狀態，而是使用 CAS 方式嘗試加鎖，提高性能。
• 鎖消除、鎖膨脹：JVM 會根據實際情況優化鎖的使用。”

面試中如何回答 synchronized 和 volatile 的區別

小米總結了一套“黃金答題模板”：

“如果面試官問 synchronized 和 volatile 的區別，你可以這么答：

• volatile只能修飾變量，synchronized 既能修飾變量，也能修飾方法和代碼塊。
• volatile保證變量的可見性，但不保證原子性；synchronized同時保證可見性和原子性。
• volatile不會造成線程阻塞，而 synchronized 可能會導致線程阻塞。
• volatile不能被編譯器優化，而 synchronized 通過 JVM 的優化（如偏向鎖、輕量級鎖）能提高性能。
• volatile 適用于狀態標記等簡單場景，而 synchronized 適用于臨界區保護、多個操作組合的場景。”

小明眼睛一亮：“聽你這么一說，我感覺能答出個八九不離十了！”

真實場景下的選擇

小米最后補充道：“不過，面試官可能還會問你——在真實項目中該怎么選？ 你可以告訴他：”

• 如果只是想讓變量的修改對所有線程可見，且不涉及復合操作（如count++），可以用 volatile。
• 如果需要保證線程安全，操作需要原子性，那就用 synchronized（或者 Lock 機制）。
• 如果涉及高并發，還可以考慮 ReentrantLock，它比 synchronized 更靈活。

面試官的 “坑” 及應對

小米最后提醒：“面試官喜歡挖坑，比如問你：”

1、volatile 適用于哪些場景？

• 適用于狀態標記（比如 boolean flag），單例模式的雙重檢查鎖（DCL）。

2、為什么 volatile 不能保證原子性？

• 因為 volatile 只是保證了線程可見性，但 count++ 這樣的操作是 讀取-計算-寫入，中間有多個步驟，volatile 無法保證其不被其他線程干擾。

3、為什么 synchronized 能保證原子性？

• 因為 synchronized 會讓線程獨占鎖，保證操作的完整性，其他線程必須等待鎖釋放。