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。

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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：