关于Java语言中的线程安全问题

Java语言是一种支持多线程的语言，它通过同步(互斥)和协作(等待和唤醒)来完成。这里聊聊同步。

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线程不安全主要来自于类变量(静态变量)和实例变量，前者位于方法区中，后者位于堆中，都是共享区域。局部变量是没有这个问题的，因为它在线程独有的栈中。先看下面的例子：

 
 
 
  
  
  public class Test implements Runnable {  
  
  
   
  
  
      private int j;  
  
  
   
  
  
      public Test() {  
  
  
      }  
  
  
   
  
  
      public void testThreadLocal() {  
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                  + ":============================= begin");  
  
  
          j = 2;  
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
  
  
          j = 20;  
  
  
          System.out.println(":" + j * 3 + ":");   
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                  + ":============================= end");  
  
  
      }  
  
  
   
  
  
      public static void main(String[] args) {  
  
  
          Test t = new Test();   
  
  
          for (int i = 0; i < 3000; i++) {  
  
  
              new Thread(t).start();  
  
  
          }  
  
  
      }  
  
  
   
  
  
      @Override 
  
  
      public void run() {  
  
  
          testThreadLocal();  
  
  
      }  
  
  
  }

执行这个类的main方法，会出现线程不安全的问题。上面蓝色的语句，应该打印出：60：，但实际开了3000个线程(为了方便出现不安全的现象)后，会出现下面红色的：6：

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

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

:6:

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

152:2

:60:

修改main方法，用多个Test对象，结果也是一样。

 
 
 
  
  
  public static void main(String[] args) {  
  
  
          Test t = new Test();   
  
  
          for (int i = 0; i < 3000; i++) {  
  
  
              new Thread(new Test() ).start();  
  
  
          }  
  
  
      }

我们保留多个Test对象的做法，在testThreadLocal方法上加一个同步关键字。

 
 
 
  
  
  public synchronized void testThreadLocal()

结果没有用，仍然是不安全的。改成一个Test对象，这下可以了。原因很简单，synchronized通过在对象上加锁来实现线程安全。当使用多个Test对象时，仅仅在this对象上加锁是不行的，要在类(在java中，类仍然通过一个特殊的Class对象来体现)上加锁才行。所以改成：

 
 
 
  
  
  public void testThreadLocal() {  
  
  
          synchronized (this.getClass()) {  
  
  
              System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                      + ":============================= begin");  
  
  
              j = 2;  
  
  
              System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
  
  
              j = 20;  
  
  
              System.out.println(":" + j * 3 + ":");  
  
  
              System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                      + ":============================= end");  
  
  
          }   
  
  
      }

这下可以了。我们再看使用类变量的情况，先把synchronized关键字去掉，恢复到最初的代码，然后把实例变量改成类变量。

 
 
 
  
  
  private int j;  
  
  
   
  
  
  private static int j;

实验结果和使用实例变量基本相同，***的不同之处在于，我们可以这样在类上加锁了，注意，testThreadLocal方法被改成静态方法。

 
 
 
  
  
  public synchronized static void testThreadLocal() {  
  
  
   
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                  + ":============================= begin");  
  
  
          j = 2;  
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":" + j);  
  
  
          j = 20;  
  
  
          System.out.println(":" + j * 3 + ":");  
  
  
          System.out.println(Thread.currentThread().getId()  
  
  
                  + ":============================= end");  
  
  
   
  
  
      }

从上面的例子看到，我们使用类变量和实例变量的时候，都要非常小心，在多线程的环境下，很容易出现线程不安全的情况。上面我们还仅仅以基本类型int为例，如果是其他复杂类型，甚至像long这种在赋值时要两次原子操作的基本数据类型，线程不安全的情况还要隐秘一些。

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