Java线程安全之静态变量、实例变量、局部变量

落日映苍穹つ 2022-06-18 11:19 74阅读 0赞

**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。如果是两个线程，但是对象却是一个，线程则不安全了。  
**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();  
            }  
        }  
    }

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。

[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

*实例变量线程安全问题模拟：*

public class Test 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();  
            }  
        }  
    }

[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

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：*

public class Test 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 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();  
            }  
        }  
    }

控制台没有出现异常数据。因为，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，所以没有安全问题。

**后记**  
静态方法如果没有使用静态变量，则没有线程安全问题。

public class  Test{
        public static  String hello(String str){
            String tmp="";
            tmp  =  tmp+str;
           return tmp;
        }
    }

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。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