在并发编程中，可能最害怕听到一个词就是线程不安全。因为它意味着程序运行的时候，可能出现数据的读取或写入不准确等情况发生。
但是各位老铁，你们有想过线程不安全产生的根本原因是什么？
其实就是多线程下的变量共享，我们举一个平时工作的中的例子先来说明一下
上述图1，可能对于每个工程师来说都不陌生，就是我们工作中常见的一个环节，我们都会对代码在git上代码进行拉取、提交，进行需求或功能的开发，但是我们经常会遇到一些突如其来的问题，如下图所示：
上述图2中，几乎每个开发工程师都遇到过，也很郁闷，那就是代码冲突。提交代码的时候，莫名其妙发现不能提交，这是因为git上的代码已经被人修改了，需要先合并代码。
从上述图3中，不难看出，出现代码冲突的原因，是每个工程师本地都有一份代码的副本，在提交代码的时候，代码可能已经被其他工程师给修改了。其实核心问题是多个工程师共享了一份代码，每个人本地都有自己代码副本，其他人修改git上的代码，我们没有感知，就导致了代码错乱。其实对于java来说也是一样的，如果一个变量对于多个线程是共享的，就会出现线程不安全的情况发生，我们来看下图示例
上述图4中，其实就是多个线程对同一个数据进行读取和修改的流程，每个线程自己都有本地的数据副本，其他线程对数据的修改，自己感知不到，就会导致数据被各种覆盖，最后导致数据错乱。其实核心问题还是数据的共享，这个时候可能有同学会说，如果变量不共享是不是就不会出现线程不安全的问题呢？先别急，这就进入我们今天的主题，如何保证线程安全？
现在我们知道如果变量共享会存在线程不安全的问题，反之，如果变量不共享，则会不会出现线程不安全问题呢？如果变量不共享，则是线程安全的，那有请问那些变量是不共享的呢？
Java中有哪些变量是不共享的？
先来看看java虚拟机的内存模型，因为java运行时候的内存模型决定了哪些变量是共享的，哪些变量是非共享的：
上述图5，就是java虚拟机运行时的数据区，其中分为线程共享区和线程隔离区，线程共享区所有的变量对于java虚拟机的所有线程都是共享的，反之，线程隔离区是java虚拟机每个线程独有的且是隔离的，图5这个java虚拟运行是数据区，在面试中被问到的几率还是很大的。下面我们用一张图表示一下线程和虚拟机栈空间的关系。
上述图6，在java虚拟机栈空间，每个线程都有自己栈空间，且相互独立的，每次可以用不同的参数调用相同的方法，且线程之间相互不影响，每次执行方法的时候，变量都是存储在自己的栈空间里，没有了共享，则就不会出现线程安全问题。图6中，画出了每个线程的栈空间中都含有栈帧，那同学们，如果我们知道了栈帧能存储哪些变量，是不是我们就知道了哪些变量是线程安全的？那我们接下来就一起看看栈帧到底有哪些东西？
这里，我们先来说一下栈帧是什么：是用于虚拟机执行时方法调用和方法执行时的数据结构，每一个方法从调用到方法返回都对应着一个栈帧入栈出栈的过程。最顶部的栈帧称为当前栈帧，每一个栈帧包含的内容有局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息。
从图7中，我们能清楚的看到方法1->方法2->方法3整个执行过程。当方法返回的时候，方法对应的栈帧，也会在栈空间被弹出，同时，执行的方法和对应的栈帧是同生共死的关系。
那栈帧里存储变量在哪里？
答案就是在局部变量表里。
局部变量表，就是存储一些局部变量的地方，我们可以从图8中看到，局部变量表存放了方法参数和方法内部定义的一些局部变量等信息，但是局部变量分为基本数据类型和对象引用类型，我们来看一下代码示例
从图9中，我们可以看到该方法中的局部变量有基本类型和对象引用类型，这个时候同学们可能有疑惑了，之前不是说存储在栈空间的变量都是线程独有的吗？你这个new Object()代码是创建一个对象，是在java虚拟机的堆空间里，而堆空间是整个虚拟机所有线程共享的区域，这到底是怎么回事呀？我们继续往下看。
我们把代码还原到图10中，int c = a + b，基本类型的局部变量是存在栈空间，而new Object()代码创建的的对象实例的确是存在虚拟机的堆空间里，但是Object object只是引用(reference)堆空间里的对象，重要的事情说三遍，是引用，是引用，是引用，而new Object()这个对象只有被当前线程的自己所引用，我们再来看下面这张图
从图11中，我们能到看到，每个线程创建的对象，只有自己能引用，而其他线程是引用不到的，这样就不存在了变量共享的问题，同时也不会出现数据被其他修改，导致数据错乱的情况了。局部变量为什么是线程安全的呢？因为变量不共享，就不存在线程安全问题。
既然变量不共享就可以避免线程安全问题，那是不是可以把需要访问的变量作为每个线程的私有变量，每个线程访问各自的变量，相互间不共享，这样就不存在线程安全问题了吗？我们接下来看下面的代码
图12中，就是按照同学们的想法，把需要访问的变量设置到自己的私有变量里，如果多个线程都需要使用Object object对象，为了避免线程安全问题，我们不希望把Object object变量共享，我们可以让每个线程都有一个Object object对象，如下图所示：
如上图13，对于一个Object 对象，我们可以在每个线程都去创建一个Object 对象，相当于每个线程都有一个Object 对象副本，这样就没有共享了，这个做法思路是正确的，但是通用性不是很好，如果想获取Object对象来使用，总不能每次都去获取当前线程，然后去获取线程的私有变量吧。这时我们可以引入一个代理对象，把获取每个线程所持有的Object object对象的细节隐藏掉。
到目前为止，我们知道线程不安全的核心问题在于，变量的共享。如果避免变量的共享，则能解决线程安全问题。
与此我们也学习了局部变量为什么是线程安全的，同时我们还有一个好的想法来解决变量共享问题，就是对每个线程都有且仅有一个Object object对象，不存在多线程变量的共享问题，如图14中所表现出来的，用一个代理对象把获取每个线程的Object object对象细节屏蔽调。
来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/422859022
作者：程序员夏天
