在多线程并发中，如何区分 volatile 和 synchronized？

volatile 与 synchronized：多线程并发中的关键区别

在多线程环境中，数据一致性至关重要。Java 提供了 volatile 和 synchronized ，帮助我们处理并发问题。在这篇文章中，我们将深入探讨这两个关键字的区别，以及何时使用它们。

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volatile 关键字用于标记变量，指示该变量可能被多个线程同时访问和修改。它保证了变量对所有线程的可见性，即当一个线程修改了 volatile 变量的值时，该值将立即对其他所有线程可见。这与普通变量不同，普通变量的值在被其他线程读取之前可能不会被更新。

volatile 的优点在于它不需要获取锁，因此不会导致线程阻塞。然而，volatile 不保证原子性操作，这意味着多个线程可能同时修改同一个 volatile 变量，从而导致数据不一致。

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synchronized 关键字用于同步代码块或方法，保证同一时间只有一个线程可以执行该代码块或方法。当一个线程进入一个 synchronized 块或方法时，它将获得该块或方法上关联的锁。其他线程在尝试进入同一 synchronized 块或方法时将被阻塞，直到持有锁的线程释放该锁。

synchronized 的优点是它保证了原子性操作，这意味着多个线程无法同时修改同一个共享变量。然而，synchronized 块或方法需要获取锁，这可能导致线程阻塞。

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• 原子性： synchronized 保证原子性，而 volatile 不保证。
• 阻塞： synchronized 可能导致线程阻塞，而 volatile 不会。
• 性能： volatile 通常比 synchronized 性能更好，因为 volatile 不需要获取锁。

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适合使用 volatile 的情况包括：

• 当变量不需要原子性操作时。
• 当变量的值可能由外部因素（例如 I/O 操作）修改时。
• 当变量的值可能在多个线程之间共享时。

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适合使用 synchronized 的情况包括：

• 当变量需要原子性操作时。
• 当变量的值需要在多个线程之间独占访问时。
• 当需要防止多个线程同时修改同一个共享变量时。

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在你提到的 render 变量示例中，它在渲染循环中被读取并通过按键事件设置。在这种情况下，使用 volatile 是合适的，因为：

• render 变量不需要原子性操作。
• render 变量的值可能由外部因素（例如按键事件）修改。
• render 变量的值可能在渲染线程和按键事件处理线程之间共享。

使用 volatile 可以确保 render 变量对所有线程都是可见的，并且不会导致线程阻塞。

结论

在多线程并发中，volatile 和 synchronized 关键字都是必不可少的工具。通过理解它们之间的区别和相似之处，您可以选择合适的关键字来实现数据一致性和防止竞争条件。

常见问题解答

1. 什么是原子性操作？

原子性操作是指一个操作要么完整执行，要么根本不执行，不会出现部分执行的情况。

2. 为什么 volatile 不保证原子性？

因为 volatile 仅保证变量的可见性，但不保证多个线程同时访问变量时操作的顺序。

3. 何时应该使用 synchronized 而不是 volatile？

当需要保证原子性操作时，例如更新一个计数器变量，应该使用 synchronized 而不是 volatile。

4. 使用 volatile 的性能优势有多大？

volatile 的性能优势取决于具体情况，但通常它比 synchronized 性能更好。

5. 除了 volatile 和 synchronized 之外，还有什么其他用于多线程并发的方法？

还有其他方法用于多线程并发，例如互斥锁、信号量和条件变量。