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synchronized和volatile是Java并发编程中两种重要的同步机制，它们之间存在明显的区别。以下是对这两者的详细比较：
一、基本定义与作用
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synchronized
- 是一个用于实现线程同步的关键字。
- 可以用来锁住方法或代码块，从而确保在同一时刻只有一个线程能够执行被锁住的代码。
- 提供了互斥性，确保同一时刻只有一个线程能够访问同步代码块或方法，从而避免竞态条件。
- 确保了进入同步代码块或方法的线程能够看到由其他线程对共享变量的最新修改，这是通过同步块进入时从主内存中重新读取共享变量，而退出同步块时将共享变量的最新值刷新到主内存来实现的。
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volatile
- 是一个用于修饰变量的关键字。
- 主要用于确保被修饰的变量在多个线程之间的可见性。
- 告诉编译器和JVM不要对这个变量的读写进行优化。
- 禁止指令重排序，确保变量的操作顺序在多线程环境中保持一致性。
二、内存可见性与原子性
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synchronized
- 确保了同步块中的操作对于其他线程是可见的。
- 通过锁的获取和释放，强制实现线程之间的操作顺序。
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volatile
- 也保证了变量的可见性。
- 但它不能防止多个线程同时对变量进行写操作时产生的问题，即不能保证复合操作的原子性。
三、性能与开销
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synchronized
- 引入了线程阻塞、上下文切换等开销。
- 在Java早期版本中，synchronized的性能比较低，但随着Java虚拟机的发展（如偏向锁、轻量级锁和锁消除等优化技术的引入），synchronized的性能已经得到了很大的提升。
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volatile
- 不会引入线程阻塞。
- 它只会影响变量的读写性能，但整体开销比synchronized要低。
- 适合在轻量级场景下使用，例如单个变量的状态标志，但对于复杂操作，性能可能不足。
四、使用场景
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synchronized
- 需要确保对共享资源的访问是原子性的，比如读-改-写操作。
- 需要实现复杂的同步逻辑，如多个条件变量的同步、依赖关系的控制等。
- 在某个操作中涉及多个共享变量时，需要确保多个变量的读写操作的顺序性。
- 需要实现简单的状态标志、通知机制，如表示任务是否完成的布尔标志。
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volatile
- 适合作为状态标记量。
- 在变量的写操作不依赖于当前值，且保证只有单一线程更新变量的情况下使用。
综上所述，synchronized和volatile在Java并发编程中各有其独特的优势和适用场景。开发者在选择使用哪种机制时，应根据具体的应用需求和场景进行权衡和选择。