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寫在前面
相信很多小伙伴都知道局部變量是線程安全的，那你知道為什么局部變量是線程安全的嗎?
前言
多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)共享變量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致并發(fā)問(wèn)題。那么，如果將變量放在方法內(nèi)部，是不是還會(huì)存在并發(fā)問(wèn)題呢?如果不存在并發(fā)問(wèn)題，那么為什么不會(huì)存在并發(fā)問(wèn)題呢?
著名的斐波那契數(shù)列
記得上學(xué)的時(shí)候，我們都會(huì)遇到這樣一種題目，打印斐波那契數(shù)列。斐波那契數(shù)列是這樣的一個(gè)數(shù)列：1、1、2、3、5、8、13、21、34...，也就是說(shuō)第1項(xiàng)和第2項(xiàng)是1，從第3項(xiàng)開始，每一項(xiàng)都等于前2項(xiàng)之和。我們可以使用下面的代碼來(lái)生成斐波那契數(shù)列。
- //生成斐波那契數(shù)列
- public int[] fibonacci(int n){
- //存放結(jié)果的數(shù)組
- int[] result = new int[n];
- //數(shù)組的第1項(xiàng)和第2項(xiàng)為1
- result[0] = result[1] = 1;
- //計(jì)算第3項(xiàng)到第n項(xiàng)
- for(int i = 2; i < n; i++){
- result[i] = result[i-2] + result[i-1];
- }
- return result;
- }
假設(shè)此時(shí)有很多個(gè)線程同時(shí)調(diào)用fibonacci()方法來(lái)生成斐波那契數(shù)列，對(duì)于方法中的局部變量result，會(huì)不會(huì)存在線程安全的問(wèn)題呢?答案是：不會(huì)!!
接下來(lái)，我們就深入分析下為什么局部變量不會(huì)存在線程安全的問(wèn)題!
方法是如何被執(zhí)行的?
我們以下面的三行代碼為例。
- int x = 5;
- int[] y = fibonacci(x);
- int[] z = y;
當(dāng)我們調(diào)用fibonacci(x)時(shí)，CPU要先找到fibonacci()方法的地址，然后跳轉(zhuǎn)到這個(gè)地址去執(zhí)行代碼，執(zhí)行完畢后，需要返回并找到調(diào)用方法的下一條語(yǔ)句的地址，也就是int[] z = y的地址，再跳到這個(gè)地址去執(zhí)行。我們可以將這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化成下圖所示。
這里需要注意的是：CPU會(huì)通過(guò)堆棧寄存器找到調(diào)用方法的參數(shù)和返回地址。
例如，有三個(gè)方法A、B、C，調(diào)用關(guān)系為A調(diào)用B，B調(diào)用C。在運(yùn)行時(shí)，會(huì)構(gòu)建出相應(yīng)的調(diào)用棧，我們可以用下圖簡(jiǎn)單的表示這個(gè)調(diào)用棧。
每個(gè)方法在調(diào)用棧里都會(huì)有自己獨(dú)立的棧幀，每個(gè)棧幀里都有對(duì)應(yīng)方法需要的參數(shù)和返回地址。當(dāng)調(diào)用方法時(shí)，會(huì)創(chuàng)建新的棧幀，并壓入調(diào)用棧;當(dāng)方法返回時(shí)，對(duì)應(yīng)的棧幀就會(huì)被自動(dòng)彈出。
我們可以這樣說(shuō)：棧幀是在調(diào)用方法時(shí)創(chuàng)建，方法返回時(shí)“消亡”。
局部變量存放在哪里?
局部變量的作用域在方法內(nèi)部，當(dāng)方法執(zhí)行完，局部變量也就沒用了。可以這么說(shuō)，方法返回時(shí)，局部變量也就“消亡”了。此時(shí)，我們會(huì)聯(lián)想到調(diào)用棧的棧幀。沒錯(cuò)，局部變量就是存放在調(diào)用棧里的。此時(shí)，我們可以將方法的調(diào)用棧用下圖表示。
很多人都知道，局部變量會(huì)存放在棧里。如果一個(gè)變量需要跨越方法的邊界，就必須創(chuàng)建在堆里。
調(diào)用棧與線程
兩個(gè)線程就可以同時(shí)用不同的參數(shù)調(diào)用相同的方法。那么問(wèn)題來(lái)了，調(diào)用棧和線程之間是什么關(guān)系呢?答案是：每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的調(diào)用棧。我們可以使用下圖來(lái)簡(jiǎn)單的表示這種關(guān)系。
此時(shí)，我們?cè)倏聪挛闹虚_頭的問(wèn)題：Java方法內(nèi)部的局部變量是否存在并發(fā)問(wèn)題?答案是不存在并發(fā)問(wèn)題!因?yàn)槊總€(gè)線程都有自己的調(diào)用棧，局部變量保存在線程各自的調(diào)用棧里，不會(huì)共享，自然也就不存在并發(fā)問(wèn)題。
線程封閉
方法里的局部變量，因?yàn)椴粫?huì)和其他線程共享，所以不會(huì)存在并發(fā)問(wèn)題。這種解決問(wèn)題的技術(shù)也叫做線程封閉。官方的解釋為：僅在單線程內(nèi)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。由于不存在共享，所以即使不設(shè)置同步，也不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)問(wèn)題!
好了，今天就到這兒吧，我是冰河，我們下期見!!
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新聞名稱：【高并發(fā)】面試官問(wèn)我：為啥局部變量是線程安全的？
文章起源：http://www.dlmjj.cn/article/dpggghp.html
