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關(guān)于Java語言中的線程安全問題

Java語言是一種支持多線程的語言，它通過同步(互斥)和協(xié)作(等待和喚醒)來完成。這里聊聊同步。

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線程不安全主要來自于類變量(靜態(tài)變量)和實(shí)例變量，前者位于方法區(qū)中，后者位于堆中，都是共享區(qū)域。局部變量是沒有這個(gè)問題的，因?yàn)樗诰€程獨(dú)有的棧中。先看下面的例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Test implements Runnable {  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3.     private int j;  
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5.     public Test() {  
    6. 
  
  
  
  6.     }  
    7. 
  
  
  
  7.  
    8. 
  
  
  
  8.     public void testThreadLocal() {  
    9. 
  
  
  
  9.         System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    10. 
  
  
  
  10.                 + ":============================= begin");  
    11. 
  
  
  
  11.         j = 2;  
    12. 
  
  
  
  12.         System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
    13. 
  
  
  
  13.         j = 20;  
    14. 
  
  
  
  14.         System.out.println(":" + j * 3 + ":");   
    15. 
  
  
  
  15.         System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    16. 
  
  
  
  16.                 + ":============================= end");  
    17. 
  
  
  
  17.     }  
    18. 
  
  
  
  18.  
    19. 
  
  
  
  19.     public static void main(String[] args) {  
    20. 
  
  
  
  20.         Test t = new Test();   
    21. 
  
  
  
  21.         for (int i = 0; i < 3000; i++) {  
    22. 
  
  
  
  22.             new Thread(t).start();  
    23. 
  
  
  
  23.         }  
    24. 
  
  
  
  24.     }  
    25. 
  
  
  
  25.  
    26. 
  
  
  
  26.     @Override 
    27. 
  
  
  
  27.     public void run() {  
    28. 
  
  
  
  28.         testThreadLocal();  
    29. 
  
  
  
  29.     }  
    30. 
  
  
  
  30. }  
    31. 
  
  
  
  31.  
    32.

執(zhí)行這個(gè)類的main方法，會(huì)出現(xiàn)線程不安全的問題。上面藍(lán)色的語句，應(yīng)該打印出：60：，但實(shí)際開了3000個(gè)線程(為了方便出現(xiàn)不安全的現(xiàn)象)后，會(huì)出現(xiàn)下面紅色的：6：

655:============================= end

49:============================= end

:6:

156:============================= end

152:2

:60:

修改main方法，用多個(gè)Test對象，結(jié)果也是一樣。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public static void main(String[] args) {  
    2. 
  
  
  
  2.         Test t = new Test();   
    3. 
  
  
  
  3.         for (int i = 0; i < 3000; i++) {  
    4. 
  
  
  
  4.             new Thread(new Test() ).start();  
    5. 
  
  
  
  5.         }  
    6. 
  
  
  
  6.     }  
    7. 
  
  
  
  7.  
    8.

我們保留多個(gè)Test對象的做法，在testThreadLocal方法上加一個(gè)同步關(guān)鍵字。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public synchronized void testThreadLocal() 
    2.

結(jié)果沒有用，仍然是不安全的。改成一個(gè)Test對象，這下可以了。原因很簡單，synchronized通過在對象上加鎖來實(shí)現(xiàn)線程安全。當(dāng)使用多個(gè)Test對象時(shí)，僅僅在this對象上加鎖是不行的，要在類(在java中，類仍然通過一個(gè)特殊的Class對象來體現(xiàn))上加鎖才行。所以改成：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public void testThreadLocal() {  
    2. 
  
  
  
  2.         synchronized (this.getClass()) {  
    3. 
  
  
  
  3.             System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    4. 
  
  
  
  4.                     + ":============================= begin");  
    5. 
  
  
  
  5.             j = 2;  
    6. 
  
  
  
  6.             System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
    7. 
  
  
  
  7.             j = 20;  
    8. 
  
  
  
  8.             System.out.println(":" + j * 3 + ":");  
    9. 
  
  
  
  9.             System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    10. 
  
  
  
  10.                     + ":============================= end");  
    11. 
  
  
  
  11.         }   
    12. 
  
  
  
  12.     }  
    13. 
  
  
  
  13.  
    14. 
  
  
  
  14.    
    15. 
  
  
  
  15.  
    16.

這下可以了。我們再看使用類變量的情況，先把synchronized關(guān)鍵字去掉，恢復(fù)到最初的代碼，然后把實(shí)例變量改成類變量。

 
 
 
    
  
  
  
  1. private int j;  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. private static int j;  
    4.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和使用實(shí)例變量基本相同，***的不同之處在于，我們可以這樣在類上加鎖了，注意，testThreadLocal方法被改成靜態(tài)方法。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public synchronized static void testThreadLocal() {  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3.         System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    4. 
  
  
  
  4.                 + ":============================= begin");  
    5. 
  
  
  
  5.         j = 2;  
    6. 
  
  
  
  6.         System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
    7. 
  
  
  
  7.         j = 20;  
    8. 
  
  
  
  8.         System.out.println(":" + j * 3 + ":");  
    9. 
  
  
  
  9.         System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
    10. 
  
  
  
  10.                 + ":============================= end");  
    11. 
  
  
  
  11.  
    12. 
  
  
  
  12.     }  
    13. 
  
  
  
  13.  
    14.

從上面的例子看到，我們使用類變量和實(shí)例變量的時(shí)候，都要非常小心，在多線程的環(huán)境下，很容易出現(xiàn)線程不安全的情況。上面我們還僅僅以基本類型int為例，如果是其他復(fù)雜類型，甚至像long這種在賦值時(shí)要兩次原子操作的基本數(shù)據(jù)類型，線程不安全的情況還要隱秘一些。

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