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:
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”。
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:
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1 /** 2 * 线程安全问题模拟执行 3 * ------------------------------ 4 * 线程1 | 线程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;//静态变量 15 16 public void run() 17 { 18 static_i = 4; 19 System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() 20 + "]获取static_i 的值:" + static_i); 21 static_i = 10; 22 System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() 23 + "]获取static_i*3的值:" + static_i * 2); 24 } 25 26 public static void main(String[] args) 27 { 28 Test t = new Test(); 29 //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题 30 for (int i = 0; i < 3000; i++) 31 { 32 //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 33 new Thread(t, "线程" + i).start(); 34 } 35 } 36 }
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。
[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:
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1 public class Test implements Runnable 2 { 3 private int instance_i;//实例变量 4 5 public void run() 6 { 7 instance_i = 4; 8 System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() 9 + "]获取instance_i 的值:" + instance_i); 10 instance_i = 10; 11 System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() 12 + "]获取instance_i*3的值:" + instance_i * 2); 13 } 14 15 public static void main(String[] args) 16 { 17 Test t = new Test(); 18 //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题 19 for (int i = 0; i < 3000; i++) 20 { 21 //每个线程对在对象t中运行,模拟单例情况 22 new Thread(t, "线程" + i).start(); 23 } 24 } 25 }
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:
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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 + "]获取local_i 的值:" + local_i); 8 local_i = 10; 9 System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() 10 + "]获取local_i*2的值:" + local_i * 2); 11 } 12 13 public static void main(String[] args) 14 { 15 Test t = new Test(); 16 //启动尽量多的线程才能很容易的模拟问题 17 for (int i = 0; i < 3000; i++) 18 { 19 //每个线程对在对象t中运行,模拟单例情况 20 new Thread(t, "线程" + i).start(); 21 } 22 } 23 }
控制台没有出现异常数据。
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以上只是通过简单的实例来展示静态变量、实例变量、局部变量等的线程安全问题,
并未进行底层的分析,下一篇将对线程问题的底层进行剖析。
静态方法是线程安全的
先看一个类 public class Test{ public static String hello(String str){ String tmp=""; tmp = tmp+str; return tmp; } } hello方法会不会有多线程安全问题呢?没有!! 静态方法如果没有使用静态变量,则没有线程安全问题。 为什么呢?因为静态方法内声明的变量,每个线程调用时,都会新创建一份,而不会共用一个存储单元。比如这里的tmp,每个线程都会创建自己的一份,因此不会有线程安全问题 注意,静态变量,由于是在类加载时占用一个存储区,每个线程都是共用这个存储区的,所以如果在静态方法里使用了静态变量,这就会有线程安全问题! 总结:只要方法内含有静态变量,就是非线程安全的