В чем разница между synchronized и volatile в Java?

Оба ключевых слова связаны с многопоточностью, но решают разные проблемы и не являются взаимозаменяемыми.

volatile (Только видимость)

• Гарантирует видимость изменений переменной между потоками.
• Не гарантирует атомарность составных операций (например, count++, который состоит из чтения, изменения и записи).
• Механизм: Запрещает процессору и JVM кэшировать значение переменной в регистрах потока. Все чтения и записи идут напрямую в основную память (main memory).
• Использование: Для простых флагов или переменных состояния, запись в которые выполняется одним атомарным действием.

public class TaskController {
    private volatile boolean isRunning = true; // Флаг виден всем потокам сразу

    public void stop() {
        isRunning = false; // Изменение сразу станет видно потоку worker
    }

    public void run() {
        while (isRunning) { // Чтение всегда актуального значения из памяти
            // выполнять работу
        }
    }
}

synchronized (Видимость + Атомарность + Взаимное исключение)

• Гарантирует взаимное исключение (mutual exclusion): только один поток может выполнять синхронизированный блок/метод для данного объекта-монитора.
• Гарантирует атомарность: Весь блок кода выполняется как одна неделимая операция.
• Гарантирует видимость: При выходе из synchronized-блока все изменения переменных, сделанные в нем, становятся видимыми другим потокам (запись в основную память).
• Использование: Для защиты критических секций, где состояние объекта может быть изменено несколькими потоками.

public class Counter {
    private int count = 0;

    // Без synchronized операция count++ не атомарна
    public synchronized void increment() {
        count++; // Чтение-изменение-запись защищены
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count; // Чтение также защищено для согласованности
    }
}

Сравнительная таблица

Правило выбора:

• Используйте volatile для простых флагов или переменных, записываемых одним потоком и читаемых многими, где атомарность не требуется.
• Используйте synchronized (или более современные java.util.concurrent примитивы) для операций, требующих атомарности или изменения нескольких связанных переменных.