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这一篇我们来了解Synchronized、Volatile、Final关键字

liebian365 2025-01-04 21:17 16 浏览 0 评论


题外话:蓝银王觉醒了!! --来自于一个斗罗大陆动漫爱好者(鹅,打钱!)


湿兄这两天回家了,办了点大事,回来的时候我弟弟还舍不得我,哭着不愿意让我回京(我弟还是小学),我也心里很不舍,但是还是要回京奋斗啊

先来回顾下之前的有关并发的文章:

  • 学习并发先看这一介绍篇
  • 五分钟带你入门线程
  • Thread类和Runnable接口的源码剖析


这个我们为什么只聊Synchronized、Volatile、Final这几个关键字呢?并不是说其它的关键字不重要,而是这几个关键字是最容易在面试中问到的,而且也是很重要的,了解了它们的作用和原理,会让你在并发这块如鱼得水


先来跟大家简单的介绍下这三分别是干啥的:

  • Synchronized是一个锁关键字,Java中的每一个对象都可以作为锁,用来解决多线程访问中涉及到的并发访问问题。随着锁的性能优化,一个锁有4种状态,级别从低到高依次是:状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态
  • Volatile关键字也可以用于解决多线程中的线程安全问题,它可以用来修饰变量,可以保证修饰变量的可见性和有序性,但是无法保证原子性
  • Final关键字用来保证不可变性,可以用于修饰类、方法和变量(包括成员变量和局部变量),修饰类代表不可继承,修饰方法代表不可重写,修饰变量即表示常量,只能被赋值一次,赋值之后不再改变

这篇只是让大家学习到这三个关键字的用法,至于更多的细节原理我会分别介绍,先要知其然,再知其所以然

Synchronized关键字

在多线程并发编程中,synchronized一直是元老级角色,我们原来称之为重量级锁,但是随着Java SE1.6对这个关键字进行优化之后,引入了偏向锁和轻量级锁,以及锁的存储结构和升级过程

锁有四种状态,级别从低到高依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级状态和重量级状态,这几个状态会随着竞争情况而逐渐升级。锁可以升级但是不可以降级,意味着偏向锁升级为轻量级状态之后不能变成偏向锁状态。

这种锁升级而不能降级的策略,是为了提高释放锁和释放锁的效率

一般使用Synchronized一般都是在下面这几种使用场景

截自于《Java并发编程的艺术》

我们来具体看看示例:

  • 对于普通方法,锁的是当前实例对象
public class SynchronizedTest {
  public synchronized void getGirl() { 
  }
}
  • 对于静态同步方法,锁的是当前类的Class对象
public class SynchronizedTest {
  public void getGirl() {
    synchronized (SynchronizedTest.class) {
    }
  }
}
  • 对于同步方法块,锁的是Synchronized括号中配置的对象
public class SynchronizedTest {
  public void getGirl() {
    synchronized (new Girl()) {
    }
  }
}

可以用JVM提供的关键字Synchronized来实现锁,我们也可以用JDK提供的Lock接口来实现锁,不过两者有一些区别,简单介绍下

  • synchronized是jvm提供的关键字,会自动释放锁;Lock接口是JDK提供的,需要我们手动释放锁
  • synchronized能锁住方法或者代码块,而lock接口只能锁住代码块
  • synchronized不可中断,lock接口可中断也可不中断,lock接口也可以知道线程有没有拿到锁,synchronized关键字不能
  • synchronized是非公平锁,lock接口部分实现类可以控制是否公平锁,也可以通过使用读写锁提高效率


两者哪个更好?都很好(废话!)我们实际使用过程中需要根据使用场景来进行分析哪个好,哪个更合适,需要根据业务来具体分析


Volatile关键字

volatile是一个类型修饰符(type specifier),被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值


一般我们通过volatile关键字来修饰一个变量,之后该变量的写将具有可见性,可见性指的是一个线程修改了变量的值,其它的线程会立刻看见这个变量的值



我们来看一个例子

按照正常我们想要看到的效果是:主线程启动一个新线程,在线程里不停的增加计数器的值,知道主线程的flag被主线程设置为true才结束循环


主线程sleep一秒之后将flag设置为true,这个时候应该testThread子线程应该检测到并且跳出循环,因此我们期望看到的效果是一秒后停止,并且打印出实际值

然后我们发现它进入了死循环,在任务管理器发现这个Java程序CPU占用率飙升


怎么回事??

在Java内存模型中,Java内存模型有主内存和工作内存,主内存内的变量由所有线程共享,每个线程拥有自己的工作内存,里面的变量包含线程局部变量。如果主内存中的变量被线程使用到,线程会复制一份到自己的工作内存中,线程的工作内存会维护一份主内存变量的副本拷贝


所以导致主线程修改的这个flag变量,子线程不会立即检测到,因为子线程有属于自己的工作内存,有副本拷贝,线程对变量的所有读写操作都必须在工作内存中进行,不能直接操作主内存中的变量



我们给flag变量加上volatile关键字,发现死循环现象消失了,原因是主线程修改的带有volatile关键字的flag标志位,会立马使子线程的工作内存的这个副本失效,同时刷新到主内存

Final关键字

final关键字用于修饰类、成员变量和成员方法


接下来我们分别看下:

  • final修饰类的时候,表示类不可继承


当我们新建一个类去继承FinalTest时,发现报错,代表不可继承,去掉final关键字即可:

  • final修饰成员变量的时候,必须要赋初始值(直接赋值或者在构造函数中赋值),并且不可改变


当我们试图去修改这个final的值时:

  • final修饰成员方法的时候,不可被重写

当我们按照上面那种写法写时,发现没有问题,正常继承,此时我们在父类test函数上加上final关键字试下:



发现报错,代表final修饰的函数是不可以被重写的

说两个问题大家思考下(final篇解答)

1、为什么设计了继承还要用final来打破规则呢?
2、final、finally和finalize的区别?(面试基础常问)

理解final关键字了吗?来思考个问题吧~

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
       String a = "shixiong2";
       final String b = "shixiong";
       String d = "shixiong";
       String c = b + 2;
       String e = d + 2;
       System.out.println((a == c));
       System.out.println((a == e));
   }
}

自己来思考下答案是啥吧,考虑下为什么


上面提及的问题,我会在final篇中给大家详解的~

絮叨叨

你知道的越多,你不知道的也越多。

滴滴:这几个关键字必学不可,没有掌握的可以关注我的文章,我会坚持给大家分享技术文章~



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