【高并發(fā)】面試官問我：為啥局部變量是線程安全的？
作者個人研發(fā)的在高并發(fā)場景下，提供的簡單、穩(wěn)定、可擴展的延遲消息隊列框架，具有精準的定時任務(wù)和延遲隊列處理功能。自開源半年多以來，已成功為十幾家中小型企業(yè)提供了精準定時調(diào)度方案，經(jīng)受住了生產(chǎn)環(huán)境的考驗。為使更多童鞋受益，現(xiàn)給出開源框架地址：
https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay
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
多個線程同時訪問共享變量時，會導(dǎo)致并發(fā)問題。那么，如果將變量放在方法內(nèi)部，是不是還會存在并發(fā)問題呢?如果不存在并發(fā)問題，那么為什么不會存在并發(fā)問題呢?
著名的斐波那契數(shù)列
記得上學的時候，我們都會遇到這樣一種題目，打印斐波那契數(shù)列。斐波那契數(shù)列是這樣的一個數(shù)列：1、1、2、3、5、8、13、21、34...，也就是說第1項和第2項是1，從第3項開始，每一項都等于前2項之和。我們可以使用下面的代碼來生成斐波那契數(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項和第2項為1
- result[0] = result[1] = 1;
- //計算第3項到第n項
- for(int i = 2; i < n; i++){
- result[i] = result[i-2] + result[i-1];
- }
- return result;
- }
假設(shè)此時有很多個線程同時調(diào)用fibonacci()方法來生成斐波那契數(shù)列，對于方法中的局部變量result，會不會存在線程安全的問題呢?答案是：不會!!
接下來，我們就深入分析下為什么局部變量不會存在線程安全的問題!
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;
當我們調(diào)用fibonacci(x)時，CPU要先找到fibonacci()方法的地址，然后跳轉(zhuǎn)到這個地址去執(zhí)行代碼，執(zhí)行完畢后，需要返回并找到調(diào)用方法的下一條語句的地址，也就是int[] z = y的地址，再跳到這個地址去執(zhí)行。我們可以將這個過程簡化成下圖所示。
這里需要注意的是：CPU會通過堆棧寄存器找到調(diào)用方法的參數(shù)和返回地址。
例如，有三個方法A、B、C，調(diào)用關(guān)系為A調(diào)用B，B調(diào)用C。在運行時，會構(gòu)建出相應(yīng)的調(diào)用棧，我們可以用下圖簡單的表示這個調(diào)用棧。
每個方法在調(diào)用棧里都會有自己獨立的棧幀，每個棧幀里都有對應(yīng)方法需要的參數(shù)和返回地址。當調(diào)用方法時，會創(chuàng)建新的棧幀，并壓入調(diào)用棧;當方法返回時，對應(yīng)的棧幀就會被自動彈出。
我們可以這樣說：棧幀是在調(diào)用方法時創(chuàng)建，方法返回時“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，當方法執(zhí)行完，局部變量也就沒用了。可以這么說，方法返回時，局部變量也就“消亡”了。此時，我們會聯(lián)想到調(diào)用棧的棧幀。沒錯，局部變量就是存放在調(diào)用棧里的。此時，我們可以將方法的調(diào)用棧用下圖表示。
很多人都知道，局部變量會存放在棧里。如果一個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
兩個線程就可以同時用不同的參數(shù)調(diào)用相同的方法。那么問題來了，調(diào)用棧和線程之間是什么關(guān)系呢?答案是：每個線程都有自己獨立的調(diào)用棧。我們可以使用下圖來簡單的表示這種關(guān)系。
此時，我們再看下文中開頭的問題：Java方法內(nèi)部的局部變量是否存在并發(fā)問題?答案是不存在并發(fā)問題!因為每個線程都有自己的調(diào)用棧，局部變量保存在線程各自的調(diào)用棧里，不會共享，自然也就不存在并發(fā)問題。
線程封閉
方法里的局部變量，因為不會和其他線程共享，所以不會存在并發(fā)問題。這種解決問題的技術(shù)也叫做線程封閉。官方的解釋為：僅在單線程內(nèi)訪問數(shù)據(jù)。由于不存在共享，所以即使不設(shè)置同步，也不會出現(xiàn)并發(fā)問題!
好了，今天就到這兒吧，我是冰河，我們下期見!!
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「冰河技術(shù)」，可以通過以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系冰河技術(shù)公眾號。
