线程安全代码到底是怎么编写的？
发布时间：2022-07-06 10:24:59 所属栏目：安全 来源：互联网
导读：相信有很多同学在面对多线程代码时都会望而生畏，认为多线程代码就像一头难以驯服的怪兽，你制服不了这头怪兽它就会反过来吞噬你。夸张了哈，总之，多线程程序有时就像一潭淤泥，走不进去退不出来。可这是为什么呢?为什么多线程代码如此难以正确编写呢? 从根
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相信有很多同学在面对多线程代码时都会望而生畏，认为多线程代码就像一头难以驯服的怪兽，你制服不了这头怪兽它就会反过来吞噬你。夸张了哈，总之，多线程程序有时就像一潭淤泥，走不进去退不出来。可这是为什么呢?为什么多线程代码如此难以正确编写呢? 从根源上思考 关于这个问题，本质上是有一个词语你没有透彻理解，这个词就是所谓的线程安全，thread safe。如果你不能理解线程安全，那么给你再多的方案也是无用武之地。接下来我们了解一下什么是线程安全，怎样才能做到线程安全。这些问题解答后，多线程这头大怪兽自然就会变成温顺的小猫咪。 可上图关小猫咪屁事! 关你什么屁事 生活中我们口头上经常说的一句话就是“关你屁事”，大家想一想，为什么我们的屁事不关别人?原因很简单，这是我的私事啊!我的衣服、我的电脑，我的手机、我的车子、我的别墅以及私人泳池(可以没有，但不妨碍想象)，我想怎么处理就怎么处理，妨碍不到别人，只属于我一个人的东西以及事情当然不关别人，即使是屁事也不关别人。 我们在自己家里想吃什么吃什么，想去厕所就去厕所!因为这些都是我私有的，只有我自己使用。那么什么时候会和其它人有交集呢?答案就是公共场所。在公共场所下你不能像在自己家里一样想去哪就去哪，想什么时候去厕所就去厕所，为什么呢?原因很简单，因为公共场所下的饭馆、卫生间不是你家的，这是公共资源，大家都可以使用的公共资源。如果你想去饭馆、去公共卫生间那么就必须遵守规则，这个规则就是排队，只有前一个人用完公共资源后下一个人才可以使用，而且不能同时使用，想使用就必须排队等待。上面这段话道理足够简单吧。如果你能理解这段话，那么驯服多线程这头小怪兽就不在话下。 维护公共场所秩序 如果把你自己理解为线程的话，那么在你自己家里使用私有资源就是所谓的线程安全，原因很简单，因为你随便怎么折腾自己的东西(资源)都不会妨碍到别人;但到公共场所浪的话就不一样了，在公共场所使用的是公共资源，这时你就不能像在自己家里一样想怎么用就怎么用想什么时候用就什么时候用，公共场所必须有相应规则，这里的规则通常是排队，只有这样公共场所的秩序才不会被破坏，线程以某种不妨碍到其它线程的秩序使用共享资源就能实现线程安全。 因此我们可以看到，这里有两种情况： 线程私有资源，没有线程安全问题 共享资源，线程间以某种秩序使用共享资源也能实现线程安全。 本文都是围绕着上述两个核心点来讲解的，现在我们就可以正式的聊聊编程中的线程安全了。 什么是线程安全 我们说一段代码是线程安全的，当且仅当我们在多个线程中同时且多次调用的这段代码都能给出正确的结果，这样的代码我们才说是线程安全代码，Thread Safety，否则就不是线程安全代码，thread-unsafe.。非线程安全的代码其运行结果是由掷骰子决定的。 怎么样，线程安全的定义很简单吧，也就是说你的代码不管是在单个线程还是多个线程中被执行都应该能给出正确的运行结果，这样的代码是不会出现多线程问题的，就像下面这段代码： 复制 int func() { int a = 1; int b = 1; return a + b; } 1. 2. 3. 4. 5. 对于这样段代码，无论你用多少线程同时调用、怎么调用、什么时候调用都会返回2，这段代码就是线程安全的。 那么我们该怎样写出线程安全的代码呢?要回答这个问题，我们需要知道我们的代码什么时候呆在自己家里使用私有资源，什么时候去公共场所浪使用公共资源，也就是说你需要识别线程的私有资源和共享资源都有哪些，这是解决线程安全问题的核心所在。 线程私有资源 线程运行的本质其实就是函数的执行，函数的执行总会有一个源头，这个源头就是所谓的入口函数，CPU从入口函数开始执行从而形成一个执行流，只不过我们人为的给执行流起一个名字，这个名字就叫线程。 既然线程运行的本质就是函数的执行，那么函数运行时信息都保存在哪里呢? 答案就是栈区，每个线程都有一个私有的栈区，因此在栈上分配的局部变量就是线程私有的，无论我们怎样使用这些局部变量都不管其它线程屁事。 线程私有的栈区就是线程自己家。 线程间共享数据 除了上一节提到的剩下的区域就是公共场合了，这包括： 用于动态分配内存的堆区，我们用C/C++中的malloc或者new就是在堆区上申请的内存 全局区，这里存放的就是全局变量 文件，我们知道线程是共享进程打开的文件 有的同学可能说，等等，在上一篇文章不是说还有代码区和动态链接库吗？ 要知道这两个区域是不能被修改的，也就是说这两个区域是只读的，因此多个线程使用是没有问题的。 在刚才我们提到的堆区、数据区以及文件，这些就是所有的线程都可以共享的资源，也就是公共场所，线程在这些公共场所就不能随便浪了。 线程使用这些共享资源必须要遵守秩序，这个秩序的核心就是对共享资源的使用不能妨碍到其它线程，无论你使用各种锁也好、信号量也罢，其目的都是在维护公共场所的秩序。 知道了哪些是线程私有的，哪些是线程间共享的，接下来就简单了。 值得注意的是，关于线程安全的一切问题全部围绕着线程私有数据与线程共享数据来处理，抓住了线程私有资源和共享资源这个主要矛盾也就抓住了解决线程安全问题的核心。 接下来我们看下在各种情况下该怎样实现线程安全，依然以C/C++代码为例，但是这里讲解的方法适用于任何语言，请放心，这些代码足够简单。 （编辑：辽源站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |