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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:

    /**
     * 线程安全问题模拟执行
     *  ------------------------------  
     *       线程1       |    线程2  
     *  ------------------------------  
     *   static_i = 4;  | 等待  
     *   static_i = 10; | 等待  
     *    等待                                       | static_i = 4;  
     *   static_i * 2;  | 等待  
     *  ----------------------------- 
     */
    public class Test implements Runnable {
        private static int static_i;// 静态变量
    
        public void run() {
            static_i = 4;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取static_i 的值:" + static_i);
            static_i = 10;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取static_i*2的值:" + static_i * 2);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Test t = new Test();
            // 启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
            for (int i = 0; i < 3000; i++) {
                // 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
                new Thread(t, "线程" + i).start();
            }
        }
    }

    结果:

    ...
    [线程1388]获取static_i*2的值:20
    [线程1390]获取static_i 的值:10
    [线程1390]获取static_i*2的值:20
    [线程1392]获取static_i 的值:4
    [线程1392]获取static_i*2的值:20
    [线程1394]获取static_i 的值:4
    [线程1394]获取static_i*2的值:20
    ...

    [线程1418]获取static_i 的值:4
    [线程1418]获取static_i*2的值:20
    [线程1420]获取static_i 的值:4
    [线程1420]获取static_i*2的值:8

    ...

    
    

    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。

     

    实例变量线程安全问题模拟:

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

    public class Test2 implements Runnable {
        private int instance_i;// 实例变量
    
        public void run() {
            instance_i = 4;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取instance_i 的值:" + instance_i);
            instance_i = 10;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取instance_i*2的值:" + instance_i * 2);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Test t = new Test();
            // 启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
            for (int i = 0; i < 3000; i++) {
                // 每个线程对在对象t中运行,模拟单例情况
                new Thread(t, "线程" + i).start();
            }
        }
    }

    结果:

    ...
    [线程1809]获取static_i 的值:4
    [线程1226]获取static_i 的值:10
    [线程1226]获取static_i*2的值:20
    [线程1809]获取static_i*2的值:20
    ...
    [线程1660]获取static_i*2的值:8
    [线程1570]获取static_i 的值:4
    [线程1570]获取static_i*2的值:20
    [线程1574]获取static_i 的值:4
    ...

    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。

    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。

    public class Test2 implements Runnable {
        private int instance_i;// 实例变量
    
        public void run() {
            instance_i = 4;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取instance_i 的值:" + instance_i);
            instance_i = 10;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取instance_i*2的值:" + instance_i * 2);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            //Test t = new Test2();
            // 启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
            for (int i = 0; i < 3000; i++) {
                // 每个线程对在对象t中运行,模拟单例情况
           //new Thread(t,"线程" + i).start();
    new Thread(new Test2(), "线程" + i).start(); } } }

    局部变量线程安全问题模拟:

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

     

    public class Test3 implements Runnable {
        public void run() {
            int local_i = 4;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取local_i 的值:" + local_i);
            local_i = 10;
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]获取local_i*2的值:" + local_i * 2);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Test t = new Test3();
            // 启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题
            for (int i = 0; i < 3000; i++) {
                // 每个线程对在对象t中运行,模拟单例情况
                new Thread(t, "线程" + i).start();
            }
        }
    }

    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

    对静态变量加同步:

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    undefined reference to `switch_dev_unregister'
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/duanxz/p/3264380.html
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