static方法操作static变量时会引发线程安全问题？

1、示例

/**
 * @description:
 * @Date : 2020/3/3 下午6:30
 * @Author : Seig Heil
 */
public class MultiOpTest {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                MultiOp.modify(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+MultiOp.a);
            }).start();
        }
    }

    static public class MultiOp {
        /**
         * 定义一个静态成员变量
         */
        static String a = "H";

        /**
         * 修改该静态成员变量
         * @param v
         */
        static void modify(String v){
            a = v;
        }
    }
}

上述代码要表达什么意思呢？也就是说启用10个线程，然后把当前线程名称作为参数调用MultiOp.modify静态方法，然后再输出MultiOp.a该静态成员值。

如上述，我们直接运行一下结果吧：

Thread-1：Thread-1
Thread-0：Thread-1
Thread-3：Thread-1
Thread-4：Thread-4
Thread-2：Thread-1 ###这里来标示一下改行传入的参数跟输出不一致
Thread-5：Thread-5
Thread-6：Thread-6
Thread-7：Thread-7
Thread-8：Thread-8
Thread-9：Thread-9

2、分析

为什么会出现上述结果呢？我们要分析一下：

• 1、我们知道Java内存模型中，堆中存放对象示例、静态成员变量、数组元素。
• 2、每个对象示例都有一把锁监视器，而类的静态成员变量归类.class所有。
• 3、上述的静态方法，相当于直接把共享变量a指向了v的引用。
• 4、结合1、2、3那么在多线程的情况下，如果修改一个类的静态变量，再获取获该类的变量就有可能被其他线程修改，所以说在这种情况下静态变量非线程安全。

在这里插入代码片

3、HOW

既然线程中如下代码存在线程不安全情况，

public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                MultiOp.modify(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+MultiOp.a);
            }).start();
        }
    }

那么我们想着如果保证线程安全可以使用原子操作，比如CAS机制、synchronized，我们知道CAS原子操作只能一个引用或者对象实例源自操作，那么上述两句代码就可以使用synchronized。

4、WHY

synchronized为什么可以保证可见性呢？它通过关键字在同步代码块前后加入了monitorenter和monitorexit这两个指令。monitorenter指令会获取锁对象，如果获取到了锁对象，就将锁计数器加1，未获取到则会阻塞当前线程。
monitorexit指令会释放锁对象，同时将锁计数器减1。

它的实现过程：

• 1)线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中。
• 2)线程加锁时，将清空工作内存中共享变量的值，从而使得使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值

5、DO

既然synchronized可以保证原子操作，而类的静态成员变量属于类.class锁监视器所有，我们把代码修改如下：

for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (MultiOp.class){
                    MultiOp.modify(Thread.currentThread().getName());
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+MultiOp.a);
                }
            }).start();
        }

然后再看一下执行结果：

Thread-0：Thread-0
Thread-1：Thread-1
Thread-2：Thread-2
Thread-3：Thread-3
Thread-4：Thread-4
Thread-5：Thread-5
Thread-6：Thread-6
Thread-7：Thread-7
Thread-8：Thread-8
Thread-9：Thread-9

发现输入的参数，然后再输出参数是一致的。

6、结论

静态方法操作静态变量，如文章示例，如果修改静态变量操作和获取静态变量操作非原子操作时，就会引发线程不安全现象，我们可以通过synchronized同步块锁住该类的class锁监视器，是可以解决这种问题的。