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  • java线程安全问题之静态变量、实例变量、局部变量

     java多线程编程中，存在很多线程安全问题，至于什么是线程安全呢，给出一个通俗易懂的概念还是蛮难的，如同《java并发编程实践》中所说：

    写道
    给线程安全下定义比较困难。存在很多种定义，如：“一个类在可以被多个线程安全调用时就是线程安全的”。 

     此处不赘述了，首先给出静态变量、实例变量、局部变量在多线程环境下的线程安全问题结论，然后用示例验证，请大家擦亮眼睛，有错必究，否则误人子弟！

    静态变量：线程非安全。

    静态变量即类变量，位于方法区，为所有对象共享，共享一份内存，一旦静态变量被修改，其他对象均对修改可见，故线程非安全。

    实例变量：单例模式（只有一个对象实例存在）线程非安全，非单例线程安全。

    实例变量为对象实例私有，在虚拟机的堆中分配，若在系统中只存在一个此对象的实例，在多线程环境下，“犹如”静态变量那样，被某个线程修改后，其他线程对修改均可见，故线程非安全；如果每个线程执行都是在不同的对象中，那对象与对象之间的实例变量的修改将互不影响，故线程安全。

    局部变量：线程安全。

    每个线程执行时将会把局部变量放在各自栈帧的工作内存中，线程间不共享，故不存在线程安全问题。

    静态变量线程安全问题模拟：

    ----------------------------------------------------------------------------------

    Java代码  收藏代码
    1. /**  
    2.   * 线程安全问题模拟执行  
    3.   *  ------------------------------  
    4.   *       线程1      |    线程2  
    5.   *  ------------------------------  
    6.   *   static_i = 4;  | 等待  
    7.   *   static_i = 10; | 等待  
    8.   *    等待          | static_i = 4;  
    9.   *   static_i * 2;  | 等待  
    10.   *  ----------------------------- 
    11.  * */  
    12. public class Test implements Runnable  
    13. {  
    14.     private static int static_i;//静态变量   
    15.       
    16.     public void run()  
    17.     {  
    18.         static_i = 4;  
    19.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    20.                 + "]获取static_i 的值:" + static_i);  
    21.         static_i = 10;  
    22.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    23.                 + "]获取static_i*3的值:" + static_i * 2);  
    24.     }  
    25.       
    26.     public static void main(String[] args)  
    27.     {  
    28.         Test t = new Test();  
    29.         //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题   
    30.         for (int i = 0; i < 3000; i++)  
    31.         {  
    32.             //t可以换成new Test(),保证每个线程都在不同的对象中执行，结果一样   
    33.             new Thread(t, "线程" + i).start();  
    34.         }  
    35.     }  
    36. }  

    根据代码注释中模拟的情况，当线程1执行了static_i = 4;  static_i = 10; 后，线程2获得执行权，static_i = 4; 然后当线程1获得执行权执行static_i * 2;  必然输出结果4*2=8，按照这个模拟，我们可能会在控制台看到输出为8的结果。

    写道
    [线程27]获取static_i 的值:4 
    [线程22]获取static_i*2的值:20 
    [线程28]获取static_i 的值:4 
    [线程23]获取static_i*2的值:8 
    [线程29]获取static_i 的值:4 
    [线程30]获取static_i 的值:4 
    [线程31]获取static_i 的值:4 
    [线程24]获取static_i*2的值:20

     看红色标注的部分，确实出现了我们的预想，同样也证明了我们的结论。

    实例变量线程安全问题模拟：

    ----------------------------------------------------------------------------------

    Java代码  收藏代码
    1. public class Test implements Runnable  
    2. {  
    3.     private int instance_i;//实例变量  
    4.       
    5.     public void run()  
    6.     {  
    7.         instance_i = 4;  
    8.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    9.                 + "]获取instance_i 的值:" + instance_i);  
    10.         instance_i = 10;  
    11.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    12.                 + "]获取instance_i*3的值:" + instance_i * 2);  
    13.     }  
    14.       
    15.     public static void main(String[] args)  
    16.     {  
    17.         Test t = new Test();  
    18.         //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题   
    19.         for (int i = 0; i < 3000; i++)  
    20.         {  
    21.             //每个线程对在对象t中运行，模拟单例情况  
    22.             new Thread(t, "线程" + i).start();  
    23.         }  
    24.     }  
    25. }  

    按照本文开头的分析，犹如静态变量那样，每个线程都在修改同一个对象的实例变量，肯定会出现线程安全问题。

    写道

    [线程66]获取instance_i 的值:10 
    [线程33]获取instance_i*2的值:20 
    [线程67]获取instance_i 的值:4 
    [线程34]获取instance_i*2的值:8 
    [线程35]获取instance_i*2的值:20 
    [线程68]获取instance_i 的值:4

    看红色字体，可知单例情况下，实例变量线程非安全。

    将new Thread(t, "线程" + i).start();改成new Thread(new Test(), "线程" + i).start();模拟非单例情况，会发现不存在线程安全问题。

    局部变量线程安全问题模拟：

    ----------------------------------------------------------------------------------

    Java代码  收藏代码
    1. public class Test implements Runnable  
    2. {  
    3.     public void run()  
    4.     {  
    5.         int local_i = 4;  
    6.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    7.                 + "]获取local_i 的值:" + local_i);  
    8.         local_i = 10;  
    9.         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  
    10.                 + "]获取local_i*2的值:" + local_i * 2);  
    11.     }  
    12.       
    13.     public static void main(String[] args)  
    14.     {  
    15.         Test t = new Test();  
    16.         //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题  
    17.         for (int i = 0; i < 3000; i++)  
    18.         {  
    19.             //每个线程对在对象t中运行，模拟单例情况   
    20.             new Thread(t, "线程" + i).start();  
    21.         }  
    22.     }  
    23. }  

    控制台没有出现异常数据。

    ---------------------------------------------------------------

    以上只是通过简单的实例来展示静态变量、实例变量、局部变量等的线程安全问题，

    并未进行底层的分析，下一篇将对线程问题的底层进行剖析。

    静态方法是线程安全的

    先看一个类

    public class  Test{

    public static  String hello(String str){

        String tmp="";

        tmp  =  tmp+str;

       return tmp;

    }

    }

    hello方法会不会有多线程安全问题呢？没有！！

    静态方法如果没有使用静态变量，则没有线程安全问题。

    为什么呢？因为静态方法内声明的变量，每个线程调用时，都会新创建一份，而不会共用一个存储单元。比如这里的tmp,每个线程都会创建自己的一份，因此不会有线程安全问题

    注意，静态变量，由于是在类加载时占用一个存储区，每个线程都是共用这个存储区的，所以如果在静态方法里使用了静态变量，这就会有线程安全问题！

    总结：只要方法内含有静态变量，就是非线程安全的
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