java线程安全问题之静态变量、实例变量、局部变量

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java线程安全问题之静态变量、实例变量、局部变量

转载 2012年12月14日 15:08:06

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：

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

     Java代码  
    
   
 /**  
   * 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*3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。

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：

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

     Java代码  
    
   
 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*3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();  
         }  
     }  
 }  

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：

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

     Java代码  
    
   
 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();  
         }  
     }  
 }  