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java多线程并发去调用一个类的静态方法安全性探讨

架构 aide_941 25℃

java多线程并发去调用一个类的静态方法安全性探讨

这篇文章主要讲多线程对静态方法访问的数据安全性

总结如下:

1,java在执行静态方法时,会在内存中拷贝一份,如果静态方法所在的类里面没有静态的变量,那么线程访问就是安全的,比如在javaee中服务器必然会多线程的处理请求此时如果设计全局需要调用的静态方法,可用此种设计。

2,java在执行静态方法时,如果使用静态变量,同时类的函数设计时使用到了静态数据,最好在调用函数时使用synchronized关键字,否则会导致数据的不一致行。

3,加静态全局的变量,在多线程访问下定会出现数据的不一致行,最好使用synchronized关键字,确保数据的一致性,典型的代表就是单例模式。

总的结论:java是线程安全的,即对任何方法(包括静态方法)都可以不考虑线程冲突,但有一个前提,就是不能存在全局变量。如果存在全局变量,则需要使用同步机制。

如下通过一组对比例子从头讲解:
在多线程中使用静态方法会发生什么事?也就是说多线程访问同一个类的static静态方法会发生什么事?是否会发生线程安全问题?
public class Test {
public static void operation(){
// … do something
}
}
事实证明只要在静态函数中没有处理多线程共享数据,就不存在着多线程访问同一个静态方法会出现资源冲突的问题。下面看一个例子:
public class StaticThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
StaticAction.print();
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new StaticThread()).start();
}
}
}
public class StaticAction {
public static int i = 0;
public static void print() {
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.print(“step ” + i + ” is running.”);
sum += i;
}
if (sum != 45) {
System.out.println(“Thread error!”);
System.exit(0);
}
System.out.println(“sum is ” + sum);
}
}
实际执行的结果显示各个线程对静态方法的访问是交叉执行的,但是这并不影响各个线程静态方法print()中sum值的计算。也就是说,在此过程中没有使用全局变量的静态方法在多线程中是安全的,静态方法是否引起线程安全问题主要看该静态方法是否对全局变量(静态变量static member)进行修改操作。
在多线程中使用同一个静态方法时,每个线程使用各自的实例字段(instance field)的副本,而共享一个静态字段(static field)。所以说,如果该静态方法不去操作一个静态成员,只在方法内部使用实例字段(instance field),不会引起安全性问题。
但是,如果该静态方法操作了一个静态变量,则需要静态方法中采用互斥访问的方式进行安全处理。我们来看一下没有使用互斥访问的话会产生怎样的问题:public class StaticAction {
public static int i = 0;
public static void incValue() {
int temp = StaticAction.i;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
temp++;
StaticAction.i = temp;
}
}
public class StaticThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
StaticAction.incValue();
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new StaticThread()).start();
}
try {
Thread.sleep(1000); //预留足够的时间让上面的线程跑完
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(StaticAction.i);
}
}
实际运行结果显示i值为随机的数字。为了实现互斥访问,这时我们需要加入一个synchronized关键字。代码修改如下:
public class StaticAction {
public static int i = 0;
public synchronized static void incValue() {
int temp = StaticAction.i;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
temp++;
StaticAction.i = temp;
}
}
public class StaticThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
StaticAction.incValue();
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new StaticThread()).start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(StaticAction.i);
}
}
运行结果则必然是100。
加入synchronized关键字的静态方法称为同步静态方法。
在访问同步静态方法时,会获取该类的“Class”对象,所以当一个线程进入同步的静态方法中时,线程监视器获取类本身的对象锁,其它线程不能进入这个类的任何静态同步方法。它不像实例方法,因为多个线程可以同时访问不同实例同步实例方法。这个其实就是操作系统中的用信号量实现进程的互斥与同步问题,如果涉及在同一个类中有多个静态方法中处理多线程共享数据的话,那就变成用信号量解决生产者-消费者问题。也就是说,静态方法是一份临界资源,对静态方法的访问属于进入临界区;对静态变量的修改是一份临界资源,对静态变量的修改属于进入临界区。

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