[!info] related notes

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• 前置概念：线程 · JMM（可交叉）
• 后续概念：JUC 锁与原子类 · 线程池
• 容易混淆：volatile 当锁用

Java synchronized 与 volatile

这个概念为什么出现

多线程共享可变状态时，不仅会“算错”，还会因缓存/重排序导致看见过期值。synchronized 提供临界区互斥与内存语义；volatile 让单次读写具备可见性与特定有序性，但不提供复合操作原子性。

[!abstract] 一句话理解 synchronized 保证同一锁上互斥并建立 happens-before；volatile 保证可见性与部分有序，不适合 count++ 这类读改写。

最小可运行示例

场景：库存扣减必须互斥；开关标志用 volatile 发布

public class InventoryGuard {
    private int stock;
    private volatile boolean open = true; // 状态发布

    InventoryGuard(int stock) { this.stock = stock; }

    synchronized boolean reserve(int qty) {
        if (qty <= 0) throw new IllegalArgumentException("qty must be positive");
        if (!open) return false;
        if (stock < qty) return false;
        stock -= qty; // 读改写需要互斥
        return true;
    }

    void shutdown() { open = false; } // 发布停止标志，不等待已经通过检查的 reserve

    synchronized int stock() { return stock; }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InventoryGuard g = new InventoryGuard(1);
        Thread t1 = new Thread(() -> System.out.println("t1=" + g.reserve(1)));
        Thread t2 = new Thread(() -> System.out.println("t2=" + g.reserve(1)));
        t1.start(); t2.start();
        t1.join(); t2.join();
        System.out.println("left=" + g.stock());
    }
}

建议运行：

javac InventoryGuard.java && java InventoryGuard

期望输出（顺序可互换，但成功预留恰好一次）：

t1=true
t2=false
left=0

或 t1/t2 对调。

结合场景再看三个关注点

1. stock -= qty 必须在同一把锁内。
2. volatile 适合旗标/发布，不适合复合更新。
3. 停止标志不等于关闭屏障：shutdown 返回后，已经读到 open=true 的 reserve 仍可能完成。若要求返回时无在途预留，shutdown 也应获取与 reserve 相同的锁。

核心概念与准确模型

1. synchronized

• 实例方法锁 this
• static 方法锁 Class 对象
• 同步块可指定锁对象

2. volatile

• 对同一 volatile 变量，写 happens-before 同步顺序中后续的读；还可发布该写之前的普通字段修改，但不把多个操作合成事务。\
• 不保证 i++ 原子
• 适合独立状态旗标、安全发布某些引用

3. 与 JMM

完整 happens-before 规则见 内存模型。

边界情况与反直觉行为

1. 若同一共享状态有未同步的冲突访问，部分路径加锁不足以保证整体正确；需统一同步策略。\
2. 锁顺序相反 → 死锁。
3. 在锁内做远程 IO → 吞吐崩坏。

常见误区

[!warning] 常见误区：变量加了 volatile 就线程安全 复合操作仍需锁或原子类。

工程实践

1. 优先高阶并发工具/不可变/分区。
2. 锁内逻辑尽量短。
3. 私有 final 锁对象避免外部抢锁。
4. 用同步关系证明正确性，再以并发测试辅助找反例；OpenJDK jcstress 是并发测试工具，JCTools 主要提供并发数据结构。\

本节总结

• 互斥用锁；可见性旗标可用 volatile
• 读改写不是 volatile 的工作
• 为 JUC 与 JMM 深化做准备

自测题

1. 为什么 volatile int c; c++ 不安全？
2. synchronized 方法与同步块差别？

参考答案

1. c++ 是读-改-写三步，可交错。
2. 方法锁固定为 this/Class；同步块可更细粒度选锁与范围。

延伸阅读与资料来源

资料	类型	支撑内容
Synchronization (Tutorial)	教程	synchronized
JLS volatile	规范	volatile 语义