【高并发】终于弄懂为什么局部变量是线程安全的了!!
2020-04-30 13:49
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## 写在前面
> 相信很多小伙伴都知道局部变量是线程安全的,那你知道为什么局部变量是线程安全的吗?
## 前言
多个线程同时访问共享变量时,会导致并发问题。那么,如果将变量放在方法内部,是不是还会存在并发问题呢?如果不存在并发问题,那么为什么不会存在并发问题呢?
## 著名的斐波那契数列
记得上学的时候,我们都会遇到这样一种题目,打印斐波那契数列。斐波那契数列是这样的一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34...,也就是说第1项和第2项是1,从第3项开始,每一项都等于前2项之和。我们可以使用下面的代码来生成斐波那契数列。
```java
//生成斐波那契数列
public int[] fibonacci(int n){
//存放结果的数组
int[] result = new int
; //数组的第1项和第2项为1 result[0] = result[1] = 1; //计算第3项到第n项 for(int i = 2; i < n; i++){ result[i] = result[i-2] + result[i-1]; } return result; } ``` 假设此时有很多个线程同时调用fibonacci()方法来生成斐波那契数列,**对于方法中的局部变量result,会不会存在线程安全的问题呢?答案是:不会!!** 接下来,我们就深入分析下为什么局部变量不会存在线程安全的问题! ## 方法是如何被执行的? 我们以下面的三行代码为例。 ```java int x = 5; int[] y = fibonacci(x); int[] z = y; ``` 当我们调用fibonacci(x)时,CPU要先找到fibonacci()方法的地址,然后跳转到这个地址去执行代码,执行完毕后,需要返回并找到调用方法的下一条语句的地址,也就是int[] z = y的地址,再跳到这个地址去执行。我们可以将这个过程简化成下图所示。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134613427-581036563.jpg) 这里需要注意的是:CPU会通过堆栈寄存器找到调用方法的参数和返回地址。 例如,有三个方法A、B、C,调用关系为A调用B,B调用C。在运行时,会构建出相应的调用栈,我们可以用下图简单的表示这个调用栈。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134628965-1387726077.jpg) 每个方法在调用栈里都会有自己独立的栈帧,每个栈帧里都有对应方法需要的参数和返回地址。当调用方法时,会创建新的栈帧,并压入调用栈;当方法返回时,对应的栈帧就会被自动弹出。 我们可以这样说:**栈帧是在调用方法时创建,方法返回时“消亡”。** ## 局部变量存放在哪里? 局部变量的作用域在方法内部,当方法执行完,局部变量也就没用了。可以这么说,方法返回时,局部变量也就“消亡”了。此时,我们会联想到调用栈的栈帧。没错,**局部变量就是存放在调用栈里的。**此时,我们可以将方法的调用栈用下图表示。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134647126-1180960752.jpg) 很多人都知道,局部变量会存放在栈里。**如果一个变量需要跨越方法的边界,就必须创建在堆里。** ## 调用栈与线程 两个线程就可以同时用不同的参数调用相同的方法。**那么问题来了,调用栈和线程之间是什么关系呢?答案是:每个线程都有自己独立的调用栈。**我们可以使用下图来简单的表示这种关系。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134714662-1496764148.jpg) 此时,我们在看下文中开头的问题:**Java方法内部的局部变量是否存在并发问题?答案是不存在并发问题!因为每个线程都有自己的调用栈,局部变量保存在线程各自的调用栈里,不会共享,自然也就不存在并发问题。** ## 线程封闭 方法里的局部变量,因为不会和其他线程共享,所以不会存在并发问题。这种解决问题的技术也叫做线程封闭。官方的解释为:仅在单线程内访问数据。由于不存在共享,所以即使不设置同步,也不会出现并发问题! ## 写在最后 > 如果觉得文章对你有点帮助,请微信搜索并关注「 **冰河技术** 」微信公众号,跟冰河学习高并发编程技术。 最后,附上并发编程需要掌握的核心技能知识图,祝大家在学习并发编程时,少走弯路。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134731369-1158086538.jpg)
; //数组的第1项和第2项为1 result[0] = result[1] = 1; //计算第3项到第n项 for(int i = 2; i < n; i++){ result[i] = result[i-2] + result[i-1]; } return result; } ``` 假设此时有很多个线程同时调用fibonacci()方法来生成斐波那契数列,**对于方法中的局部变量result,会不会存在线程安全的问题呢?答案是:不会!!** 接下来,我们就深入分析下为什么局部变量不会存在线程安全的问题! ## 方法是如何被执行的? 我们以下面的三行代码为例。 ```java int x = 5; int[] y = fibonacci(x); int[] z = y; ``` 当我们调用fibonacci(x)时,CPU要先找到fibonacci()方法的地址,然后跳转到这个地址去执行代码,执行完毕后,需要返回并找到调用方法的下一条语句的地址,也就是int[] z = y的地址,再跳到这个地址去执行。我们可以将这个过程简化成下图所示。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134613427-581036563.jpg) 这里需要注意的是:CPU会通过堆栈寄存器找到调用方法的参数和返回地址。 例如,有三个方法A、B、C,调用关系为A调用B,B调用C。在运行时,会构建出相应的调用栈,我们可以用下图简单的表示这个调用栈。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134628965-1387726077.jpg) 每个方法在调用栈里都会有自己独立的栈帧,每个栈帧里都有对应方法需要的参数和返回地址。当调用方法时,会创建新的栈帧,并压入调用栈;当方法返回时,对应的栈帧就会被自动弹出。 我们可以这样说:**栈帧是在调用方法时创建,方法返回时“消亡”。** ## 局部变量存放在哪里? 局部变量的作用域在方法内部,当方法执行完,局部变量也就没用了。可以这么说,方法返回时,局部变量也就“消亡”了。此时,我们会联想到调用栈的栈帧。没错,**局部变量就是存放在调用栈里的。**此时,我们可以将方法的调用栈用下图表示。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134647126-1180960752.jpg) 很多人都知道,局部变量会存放在栈里。**如果一个变量需要跨越方法的边界,就必须创建在堆里。** ## 调用栈与线程 两个线程就可以同时用不同的参数调用相同的方法。**那么问题来了,调用栈和线程之间是什么关系呢?答案是:每个线程都有自己独立的调用栈。**我们可以使用下图来简单的表示这种关系。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134714662-1496764148.jpg) 此时,我们在看下文中开头的问题:**Java方法内部的局部变量是否存在并发问题?答案是不存在并发问题!因为每个线程都有自己的调用栈,局部变量保存在线程各自的调用栈里,不会共享,自然也就不存在并发问题。** ## 线程封闭 方法里的局部变量,因为不会和其他线程共享,所以不会存在并发问题。这种解决问题的技术也叫做线程封闭。官方的解释为:仅在单线程内访问数据。由于不存在共享,所以即使不设置同步,也不会出现并发问题! ## 写在最后 > 如果觉得文章对你有点帮助,请微信搜索并关注「 **冰河技术** 」微信公众号,跟冰河学习高并发编程技术。 最后,附上并发编程需要掌握的核心技能知识图,祝大家在学习并发编程时,少走弯路。 ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1729473/202004/1729473-20200430134731369-1158086538.jpg)
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