volatile /synchronized/ Lock 如何保证 可见性、有序性、原子性

一、先记住 3 大特性是什么

1. 可见性：一个线程改了变量，其他线程能立刻看到最新值
2. 有序性：禁止 CPU 指令重排，代码按顺序执行
3. 原子性：操作不可被打断，要么全部完成，要么不做

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二、三者能力总表（直接背）

 

关键字	可见性	有序性	原子性
volatile	✅ 保证	✅ 保证	❌ 不保证
synchronized	✅ 保证	✅ 保证	✅ 保证
Lock (ReentrantLock)	✅ 保证	✅ 保证	✅ 保证

 

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三、分别讲清楚：它们怎么保证的？

1. volatile 如何保证？ 

① 可见性

• 写 volatile 变量时，直接把工作内存刷新到主内存
• 读 volatile 变量时，直接从主内存重新读取
• 不使用副本，保证最新

② 有序性 

• 加了 内存屏障（Memory Barrier）
• 禁止 CPU 指令重排
• 前面的代码不能跑到 volatile 后面，后面不能跑到前面

③ 为什么不保证原子性？

因为像 i++ 这种操作是 读 → 改 → 写 三步
volatile 只能保证每一步可见，但不能保证三步不被打断

 

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2. synchronized 如何保证？

① 可见性

• 解锁时，所有修改都会强制刷新回主内存
• 加锁时，会重新从主内存加载最新变量

② 有序性

• 加锁区域内的代码，具有 Happens-Before 规则
• 指令重排不会跨越锁区域
• 保证有序

③ 原子性

• 同一时刻只有一个线程能拿到锁
• 临界区代码完全独占，不可被中断
• 完美保证原子性

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3. Lock（ReentrantLock）如何保证？

和 synchronized 原理几乎一样，但基于 AQS + volatile 实现

① 可见性

• lock () 时：从主内存读最新
• unlock () 时：强制刷新到主内存

② 有序性

• 内部使用 volatile 状态 + 内存屏障
• 禁止重排，保证有序

③ 原子性

• 同一时间只有一个线程能获取锁
• 临界区独占，保证原子性

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四、最经典一句话总结（面试必背）

• volatile：可见性 + 有序性 ✅ ，原子性 ❌
• synchronized：可见性 + 有序性 + 原子性 全能 ✅
• Lock：和 synchronized 一样全能 ✅，更灵活

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五、最简单记忆口诀

• volatile 管看不管改（可见、有序，不保证原子）
• synchronized 全能但重
• Lock 全能更灵活