静态方法类被多线程调用安全性

Posted 2022-10-22 yuanxulong198010

有如下测试类代码：

public class Test1 

    static int FACTOR = 2;

    public static void main(String[] args) 
        int c = add(2, 3);
    

    public static int add(int a, int b) 
        return a + b;
    

问题：

    方法add在被多线程调用的时候有没有可能存在线程安全性的问题？

    例如，线程1调用add，传入参数3,5,期望得到的答案是8,而线程2调用时传入的参数是4,9,期望得到答案是13,在多线程调用的环境中，会不会存在计算出错的可能？

    答案：不可能。

原因：

    要理解这个问题，首先要简单了解一下jvm的内存模型，如下：

    

然后运行javap -c -v Test1，得到如下java字节码（只留最主要的）

public class com.chaoxing.Test1
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#25         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Methodref          #3.#26         // com/chaoxing/Test1.add:(II)I
   #3 = Class              #27            // com/chaoxing/Test1
   #4 = Class              #28            // java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Utf8               Code
   #8 = Utf8               LineNumberTable
   #9 = Utf8               LocalVariableTable
  #10 = Utf8               this
  #11 = Utf8               Lcom/chaoxing/Test1;
  #12 = Utf8               main
  #13 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #14 = Utf8               args
  #15 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #16 = Utf8               c
  #17 = Utf8               I
  #18 = Utf8               MethodParameters
  #19 = Utf8               add
  #20 = Utf8               (II)I
  #21 = Utf8               a
  #22 = Utf8               b
  #23 = Utf8               SourceFile
  #24 = Utf8               Test1.java
  #25 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
  #26 = NameAndType        #19:#20        // add:(II)I
  #27 = Utf8               com/chaoxing/Test1
  #28 = Utf8               java/lang/Object

  public com.chaoxing.Test1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/chaoxing/Test1;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: iconst_2
         1: iconst_3
         2: invokestatic  #2                  // Method add:(II)I
         5: istore_1
         6: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
        line 9: 6
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       7     0  args   [Ljava/lang/String;
            6       1     1     c   I
    MethodParameters:
      Name                           Flags
      args

  public static int add(int, int);
    descriptor: (II)I
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: iload_0
         1: iload_1
         2: iadd
         3: ireturn
      LineNumberTable:
        line 12: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       4     0     a   I
            0       4     1     b   I
    MethodParameters:
      Name                           Flags
      a
      b

看一下调用过程，

    1.iconst_2 ，主函数main先把常量2压栈。

    2. iconst_3，把常量3压栈。

    3. invokestatic  #2，调用add方法，调用方法的时候，会创建一个栈帧（frame），栈帧组成结构如下图：

        

        然后从main方法中的操作数栈中弹出与被调用方法add的参数（此处是常量2，常量3），写入到add栈帧中的本地变量表中，并把add方法的栈帧标记为当前栈帧，此时线程的栈如下图（只是形象表示）：

        

4. 此时开始调用add方法

    4.1：iload_0，从本地变量表中把第一个变量添加到操作数栈中（此处是常量2）。

    4.2：iload_1，从本地变量表中把第二个变量添加到操作数栈中（此处是常量3）。

    4.3：iadd，进行相加操作，该方法从操作数中弹出第一个变量和第二个变量，并进行相加操作，然后把结果写入到操作数栈中。

    4.4：ireturn：i代表整型值的返回，该方法从操作数栈中弹出一个数并写入到调用者的操作数栈中（此处是main方法的操作数栈）。

5. add方法结束，销毁add方法的栈帧，把当前栈帧指向main方法的栈帧，并且继续main方法的执行。

6. istore_1：从操作数中弹出一个整型值，此时是add方法返回的值5，并且把该值写入到本地变量表中。

7. return：程序结束。

    在程序执行的过程中，每一个线程都会有一个自己的堆栈（stack），在本例中，因为只有main线程调用了一个add方法，不考虑jvm内部其他方法调用，因此我们理解为只有一个堆栈，如果启动了多线程，那么每个线程都会有自己的堆栈，因此就算在多线程调用的过程中，因为堆栈是私有的，所以方法中的变量或者参数都是私有的，不存在互相冲突导致计算结果错误的问题，但是如果在方法中使用了可变的全局变量，则要注意存在线程安全问题。