问题描述

Java中静态方法的线程安全问题

Java中多个线程同时访问一个静态方法是否存在线程安全问题？
比如以下代码，两个线程同时对方法中b修改不同的值，会有线程安全问题吗？
new Thread(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
fun(0);
}
}).start();

    new Thread(new Runnable()
    {

        @Override
        public void run()
        {
            fun(1);
        }
    }).start();
}

static void fun(int a)
{
    int b = 100;
    b = a;
    for (int i=0; i<100; i++)
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + b);
}

解决方案

是不是线程安全取决于这个静态方法内部是否调用了线程不安全的方法，不安全的成员变量，并且没有同步。
如果没有调用任何方法，只调用局部变量，就是安全的。

解决方案二：

但静态方法不是内存中只有一份，而且方法中的局部变量也只有一份？

解决方案三：

静态方法不存在线程安全问题，只有涉及到全局共享变量的操作时才需要关注线程安全问题。

解决方案四：

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。