java安全執行緒問題之靜態變數、執行個體變數、局部變數

標籤：new t   啟動   多個   方法區   建立   public   round   art   執行   

 java多線程編程中，存在很多安全執行緒問題，至於什麼是安全執行緒呢，給出一個通俗易懂的概念還是蠻難的，如同《java並發編程實踐》中所說：

寫道

給安全執行緒下定義比較困難。存在很多種定義，如：“一個類在可以被多個安全執行緒調用時就是安全執行緒的”。 

 

靜態變數：線程非安全。

靜態變數即類變數，位於方法區，為所有對象共用，共用一份記憶體，一旦靜態變數被修改，其他對象均對修改可見，故線程非安全。

 

執行個體變數：單例模式（只有一個對象執行個體存在）線程非安全，非單例安全執行緒。

執行個體變數為對象執行個體私人，在虛擬機器的堆中分配，若在系統中只存在一個此對象的執行個體，在多線程環境下，“猶如”靜態變數那樣，被某個線程修改後，其他線程對修改均可見，故線程非安全；如果每個線程執行都是在不同的對象中，那對象與對象之間的執行個體變數的修改將互不影響，故安全執行緒。

 

局部變數：安全執行緒。

每個線程執行時將會把局部變數放在各自棧幀的工作記憶體中，線程間不共用，故不存線上程安全問題。

 

靜態變數安全執行緒問題類比：

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 1 /**   2   * 安全執行緒問題類比執行   3   *  ------------------------------   4   *       線程1      |    線程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;//靜態變數   15       16     public void run()  17     {  18         static_i = 4;  19         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  20                 + "]擷取static_i 的值:" + static_i);  21         static_i = 10;  22         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  23                 + "]擷取static_i*3的值:" + static_i * 2);  24     }  25       26     public static void main(String[] args)  27     {  28         Test t = new Test();  29         //啟動盡量多的線程才能很容易的類比問題   30         for (int i = 0; i < 3000; i++)  31         {  32             //t可以換成new Test(),保證每個線程都在不同的對象中執行，結果一樣   33             new Thread(t, "線程" + i).start();  34         }  35     }  36 }  

 

 

根據代碼注釋中類比的情況，當線程1執行了static_i = 4;  static_i = 10; 後，線程2獲得執行權，static_i = 4; 然後當線程1獲得執行權執行static_i * 2;  必然輸出結果4*2=8，按照這個類比，我們可能會在控制台看到輸出為8的結果。

寫道

[線程27]擷取static_i 的值:4 [線程22]擷取static_i*2的值:20 [線程28]擷取static_i 的值:4[線程23]擷取static_i*2的值:8 [線程29]擷取static_i 的值:4 [線程30]擷取static_i 的值:4 [線程31]擷取static_i 的值:4 [線程24]擷取static_i*2的值:20

 看紅色標註的部分，確實出現了我們的預想，同樣也證明了我們的結論。

 

執行個體變數安全執行緒問題類比：

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 1 public class Test implements Runnable   2 {   3     private int instance_i;//執行個體變數   4        5     public void run()   6     {   7         instance_i = 4;   8         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()   9                 + "]擷取instance_i 的值:" + instance_i);  10         instance_i = 10;  11         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  12                 + "]擷取instance_i*3的值:" + instance_i * 2);  13     }  14       15     public static void main(String[] args)  16     {  17         Test t = new Test();  18         //啟動盡量多的線程才能很容易的類比問題   19         for (int i = 0; i < 3000; i++)  20         {  21             //每個線程對在對象t中運行，類比單例情況  22             new Thread(t, "線程" + i).start();  23         }  24     }  25 }  

按照本文開頭的分析，猶如靜態變數那樣，每個線程都在修改同一個對象的執行個體變數，肯定會出現安全執行緒問題。

寫道

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

看紅色字型，可知單例情況下，執行個體變數線程非安全。

 

將new Thread(t, "線程" + i).start();改成new Thread(new Test(), "線程" + i).start();類比非單例情況，會發現不存線上程安全問題。

 

 

局部變數安全執行緒問題類比：

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 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                 + "]擷取local_i 的值:" + local_i);   8         local_i = 10;   9         System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName()  10                 + "]擷取local_i*2的值:" + local_i * 2);  11     }  12       13     public static void main(String[] args)  14     {  15         Test t = new Test();  16         //啟動盡量多的線程才能很容易的類比問題  17         for (int i = 0; i < 3000; i++)  18         {  19             //每個線程對在對象t中運行，類比單例情況   20             new Thread(t, "線程" + i).start();  21         }  22     }  23 }  

控制台沒有出現異常資料。

 

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以上只是通過簡單的執行個體來展示靜態變數、執行個體變數、局部變數等的安全執行緒問題，

並未進行底層的分析，下一篇將對線程問題的底層進行剖析。

 

 

靜態方法是安全執行緒的

先看一個類public class  Test{  public static  String hello(String str){      String tmp="";      tmp  =  tmp+str;      return tmp;  }}hello方法會不會有多安全執行緒問題呢？沒有！！靜態方法如果沒有使用靜態變數，則沒有安全執行緒問題。為什麼呢？因為靜態方法內聲明的變數，每個線程調用時，都會新建立一份，而不會共用一個儲存單元。比如這裡的tmp,每個線程都會建立自己的一份，因此不會有安全執行緒問題 注意，靜態變數，由於是在類載入時佔用一個儲存區，每個線程都是共用這個儲存區的，所以如果在靜態方法裡使用了靜態變數，這就會有安全執行緒問題！總結：只要方法內含有靜態變數，就是非安全執行緒的

 

java安全執行緒問題之靜態變數、執行個體變數、局部變數