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：控制台   strong   name   png   輸出   靜態方法   str   啟動   ble   

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”。 

 此處不贅述了，首先給出靜態變數、執行個體變數、局部變數在多線程環境下的安全執行緒問題結論，然後用樣本驗證，請大家擦亮眼睛，有錯必究，否則誤人子弟！

 

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：

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

 

Java代碼  

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：

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

Java代碼  

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：

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

 

Java代碼  

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