关于JAVA中的static方法、并发问题以及JAVA运行时内存模型

 2019-12-10 15:51  阅读(948)
文章分类:Java Core

# 一、前言 # 最近在工作上用到了一个静态方法,跟同事交流的时候,被一个问题给问倒了,只怪基础不扎实… 问题大致是这样的,“在多线程环境下,静态方法中的局部变量会不会被其它线程给污染掉?”; 我当时的想法:方法中的局部变量在运行的时候,是存在JAVA栈中的,方法运行结束,局部变量也就都弹光了,理论上单线程的话是不会有问题的,我之所以不知道,是因为不清楚在JAVA内存模型中,一个线程对应一个栈,还是多个线程共享一个栈… 其实如果知道每个线程都有一个自己的JAVA栈的话,问题也就很清楚了,不会被其它线程给污染掉; 当然,问题并不能止于此,这个问题已经暴露出自己对这方面比较薄弱,因此打算对JAVA内存模型和多线程并发问题做个小小总结; # 二、JAVA中的内存模型 # **程序运行的时候,内存主要由以下部分组成:** 1. **堆**:所有线程共享一个堆;存放的都是new 出来的对象;由垃圾回收器回收; 2. **方法区**:所有线程共享一个方法区;里面存放的内容有点杂,可以认为是除堆和栈中的其它东西(如类信息,静态变量,常量,代码等);Java虚拟机规范规定可以不对方法区进行垃圾回收,当并不是不回收,主要看具体虚拟机的实现,比如可以回收一些废弃常量和无用的类; 3. **程序计数器**:也叫PC,存放下一条指令所在单元的地址的地方; 4. **JAVA栈**:每个线程都有一个自己的JAVA栈;存放的一般是方法的局部变量,方法出口信息等;方法调用过程中,自动压栈出栈;ps:栈空间大小是有限制的; 5. **本地方法栈**:与JAVA栈类似,区别是使用的对象不一样,本地方法栈是给Native方法使用的,JAVA栈是给JAVA方式使用的; **附一张图片,会对java虚拟机有个整体的认识;** **![20191210001365\_1.png][20191210001365_1.png]** # 三、多线程访问共享内存情况 # **当多个线程执行同一个方法的时候,** **什么时候可能会出现异常结果:** 多个线程共享一块内存区域,在不加任何保护情况下,对其操作; **什么时候可能会得到正确的结果:** 不使用共享内存,每个线程内存空间相互独立; 多线程共享一块内存区域,但是对这块共享区域加锁访问; # 四、实例说明 # **情况一(多个线程共享一块内存区域,在不加任何保护情况下,对其操作):** 写一个含静态方法的类,求和,方法内用了一个静态全局s(多个线程可以同时访问): ``` package com.pichen.java.static_; public class StaticTest { private static int s = 0; public static int sum(int n){ s = 0; for(int i = 0; i <= n; i++){ s += i; try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } return s; } } ``` 写一个Thread,调用上面的静态方法: ``` package com.pichen.java.static_; public class ThreadCount implements Runnable{ @Override public void run() { while(true){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() +":" +StaticTest.sum(100)); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } ``` 写个Main函数,起三个线程,观察运行结果,基本都是错误的: ``` package com.pichen.java.static_; public class Main { public static void main(String[] args) { ThreadCount t1 = new ThreadCount(); new Thread(t1).start(); ThreadCount t2 = new ThreadCount(); new Thread(t2).start(); ThreadCount t3 = new ThreadCount(); new Thread(t3).start(); } } ``` 运行结果不符合预期: ``` Thread-0:13968 Thread-1:13968 Thread-2:13968 Thread-0:13033 Thread-1:13033 Thread-2:13033 Thread-1:14725 Thread-0:14725 ``` 原因:多个线程同时对静态全局变量s进行操作导致; ps:这里的例子是静态全局变量s,其实有很多种情况会引起结果异常问题,如在main方法中new出了一个对象,new出来的对象是存放在堆中的,多个线程共享,此时如果多线程同时操作该对象的话,也是有可能产生错误结果; **情况二(不使用共享内存,每个线程内存空间相互独立):** 修改静态sum方法,使用局部变量s,如下: ``` package com.pichen.java.static_; public class StaticTest { private static int s = 0; public static int sum(int n){ int s = 0; for(int i = 0; i <= n; i++){ s += i; try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } return s; } } ``` 运行程序,结果正确: ``` Thread-1:5050 Thread-0:5050 Thread-2:5050 Thread-0:5050 Thread-2:5050 Thread-1:5050 Thread-0:5050 情况三(多线程共享一块内存区域,但是对这块共享区域加锁访问): ``` ``` package com.pichen.java.static_; public class StaticTest { private static int s = 0; public synchronized static int sum(int n){ s = 0; for(int i = 0; i <= n; i++){ s += i; try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } return s; } ``` 运行程序,结果正确: ``` Thread-1:5050 Thread-0:5050 Thread-2:5050 Thread-0:5050 Thread-2:5050 Thread-1:5050 Thread-0:5050 ``` 转载地址 :http://www.cnblogs.com/chenpi/p/5159558.html 感谢原文作者 [20191210001365_1.png]: https://gitee.com/chenssy/blog-home/raw/master/image/series-images/javaCore/javacore/20191210001365_1.png

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