Java語言是一種支持多線程的語言,它通過同步(互斥)和協作(等待和喚醒)來完成。這裡聊聊同步。
線程不安全主要來自於類變量(靜態變量)和實例變量,前者位於方法區中,後者位於堆中,都是共享區域。局部變量是沒有這個問題的,因為它在線程獨有的棧中。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();
- }
- }
執行這個類的main方法,會出現線程不安全的問題。上面藍色的語句,應該打印出:60:,但實際開了3000個線程(為了方便出現不安全的現象)後,會出現下面紅色的:6:
655:============================= end
49:============================= end
:6:
156:============================= end
152:2
:60:
修改main方法,用多個Test對象,結果也是一樣。
- public static void main(String[] args) {
- Test t = new Test();
- for (int i = 0; i < 3000; i++) {
- new Thread(new Test() ).start();
- }
- }
我們保留多個Test對象的做法,在testThreadLocal方法上加一個同步關鍵字。
- public synchronized void testThreadLocal()
結果沒有用,仍然是不安全的。改成一個Test對象,這下可以了。原因很簡單,synchronized通過在對象上加鎖來實現線程安全。當使用多個Test對象時,僅僅在this對象上加鎖是不行的,要在類(在Java中,類仍然通過一個特殊的Class對象來體現)上加鎖才行。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");
- }
- }
這下可以了。我們再看使用類變量的情況,先把synchronized關鍵字去掉,恢復到最初的代碼,然後把實例變量改成類變量。
- private int j;
- private static int j;
實驗結果和使用實例變量基本相同,唯一的不同之處在於,我們可以這樣在類上加鎖了,注意,testThreadLocal方法被改成靜態方法。
- 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");
- }
從上面的例子看到,我們使用類變量和實例變量的時候,都要非常小心,在多線程的環境下,很容易出現線程不安全的情況。上面我們還僅僅以基本類型int為例,如果是其他復雜類型,甚至像long這種在賦值時要兩次原子操作的基本數據類型,線程不安全的情況還要隱秘一些。