java线程安全问题之静态变量、实例变量、局部变量

你的名字 2021-05-12 11:51 343阅读 0赞

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：**

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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：**

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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：**

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Java代码   ![收藏代码][icon_star.png]

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。

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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。

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