深入理解Java并发编程（一）：线程安全_在并发编程中,怎么理解一个类是线程安全的-优快云博客

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什么是线程安全

线程安全指某个函数、函数库在并发环境中被调用时，能够正确地处理多个线程之间的共享变量，使程序功能正确完成。

并发

提到线程安全，必须要提及的一个词就是并发，如果没有并发，那么也就不存在线程安全问题了。

并发，在操作系统中，是指在一个时间段内同时有几个程序处于启动运行和运行完毕之间，且这几个程序在同一个处理机上运行。

那么，操作系统是如何实现这种并发的呢？

操作系统是把CPU的时间划分成长短基本相同的时间区间，即“时间片”，通过操作系统的管理，把这些时间片依次轮流地分配给各个作业使用。

如果某个作业在时间片结束之前，整个任务还没有完成，那么该作业就被暂停下来，放弃CPU，等待下一轮循环再继续做。此时CPU又分配给另一个作业去使用。

所以，在单CPU的计算机中，我们看起来“同时干多件事”，其实是通过CPU时间片技术并发完成的。

提到并发，还有另外一个词容易和他混淆，那就是并行。

并行，当系统有一个以上CPU时，当一个CPU执行一个进程时，另一个CPU可以执行另一个进程，两个进程互不抢占CPU资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行。

多线程

对于操作系统来说，一个任务就是一个进程，比如打开一个浏览器就是启动一个浏览器进程，打开两个记事本就启动了两个记事本进程。

而在多个进程之间切换的时候，需要进行上下文切换。但是上下文切换势必会耗费一些资源。于是人们考虑，能不能在一个进程中增加一些“子任务”，这样减少上下文切换的成本。比如我们使用Word的时候，它可以同时进行打字、拼写检查、字数统计等，这些子任务之间共用同一个进程资源，但是他们之间的切换不需要进行上下文切换。

上下文切换就是这样一个过程，他允许CPU记录并恢复各种正在运行程序的状态，使它能够完成切换操作。

在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。

随着时间的慢慢发展，人们进一步的切分了进程和线程之间的职责。把进程当做资源分配的基本单元，把线程当做执行的基本单元，同一个进程的多个线程之间共享资源。

拿Java语言来说，Java程序是运行在JVM上面的，每一个JVM其实就是一个进程。所有的资源分配都是基于JVM进程来的。而在这个JVM进程中，又可以创建出很多线程，多个线程之间共享JVM资源，并且多个线程可以并发执行。

共享变量

共享变量，指的是多个线程都可以操作的变量。

前面提到过，进程是分配资源的基本单位，线程是执行的基本单位。所以，多个线程之间是可以共享一部分进程中的数据的。在JVM中，Java堆和方法区是多个线程共享的数据区域。也就是说，多个线程可以操作保存在堆或者方法区中的同一个数据。那么，换句话说，保存在堆和方法区中的变量就是Java中的共享变量。

Java中哪些变量是存放在堆中，哪些变量是存放在方法区中，又有哪些变量是存放在栈中的呢？

Java中共有三种变量，分别是类变量、成员变量和局部变量。他们分别存放在JVM的方法区、堆内存和栈内存中。

public class Variables {

    /**
     * 类变量
     */
    private static int a;

    /**
     * 成员变量
     */
    private int b;

    /**
     * 局部变量
     * @param c
     */
    public void test(int c){
        int d;
    }
}

上面定义的三个变量中，变量a就是类变量，变量b就是成员变量，而变量c和d是局部变量。

所以，变量a和b是共享变量，变量c和d是非共享变量。所以如果遇到多线程场景，对于变量a和b的操作是需要考虑线程安全的，而对于线程c和d的操作是不需要考虑线程安全的。