什麼代碼才是線程安全的，代碼線程安全

什麼代碼才是線程安全的，代碼線程安全

轉自：http://www.cnblogs.com/lidabo/archive/2013/04/10/3011518.html

對於多線程編程，很多人概念不清，寫代碼的時候要麼是處處加鎖，影響性能不說，還容易莫名其妙的死鎖，還有人對多線程敬而遠之。

所以學習多線程編程最重要的不是學習API,而是理解什麼才是多線程安全的代碼

從例子說起

#include <windows.h>
#include <process.h>

long global1 = 0;
volatile long global2 = 0;

class MyClass
{
public:
    MyClass() : m(0)
    {
        ++m;
    }

    int fun(int v)
    {
        return m+v; //-----------9
    }

    void set(int v)
    {
        m = v;   //-------------10
    }
    int m;
};

MyClass global_object; //-------------8

unsigned int __stdcall thread_fun1(void *param)
{
    static int static2 = 0;
    static MyClass static_object; //--------6
    int local1 = 0;
    
    ++local1;     //-------1
    ++static2;    //-------2
    ++global1;    //-------3
    ++global2;    //-------4
    InterlockedIncrement(&global1); //--------5

    local1 = global_object.fun(local1); //----------7

    global_object.set(local1); //---------------11

    return 0;
}


unsigned int __stdcall thread_fun2(void *param)
{
    ++global1;    //-------3
    ++global2;    //-------4
    InterlockedIncrement(&global1); //--------5

    global_object.set(1); //-----------11
    return 0;
}


int main()
{
    HANDLE thread1 = (HANDLE)_beginthreadex(0,0,&thread_fun1,0,0,0); //thread 1
    HANDLE thread2 = (HANDLE)_beginthreadex(0,0,&thread_fun1,0,0,0); //thread 2
    HANDLE thread3 = (HANDLE)_beginthreadex(0,0,&thread_fun2,0,0,0); //thread 3
    
    WaitForSingleObject(thread1,INFINITE);
    WaitForSingleObject(thread2,INFINITE);
    WaitForSingleObject(thread3,INFINITE);
    
    return 0;
}

1.局部變量局部使用是安全的
為什麼?因為每個thread 都有自己的運行堆棧，而局部變量是生存在堆棧中,大家不干擾。
所以代碼1
int local1;
++local1;
是安全的

2.全局原生變量多線程讀寫是不安全的
全局變量是在堆(heap)中
long global1 = 0;
++global2;
++這個操作其實分為兩部，一個是讀，另外一個是寫
 mov         ecx,global
 add         ecx,1
 mov         global,ecx
所以代碼3處是不安全的

3.函數靜態變量多線程讀寫也是不安全的
道理同2
所以代碼2處也是不安全的

4.volatile能保證全局整形變量是多線程安全的麼
不能。
volatile僅僅是告誡compiler不要對這個變量作優化，每次都要從memory取數值，而不是從register
所以代碼4也不是安全

5.InterlockedIncrement保證整型變量自增的原子性
所以代碼5是安全的

6.function static object的初始化是多線程安全的麼
不是。
著名的Meyer Singleton其實不是線程安全的
Object & getInstance()
{ 
     static Object o;
     return o;
}
可能會造成多次初始化對象
所以代碼6處是不安全的

7.在32機器上，4字節整形一次assign是原子的
比如
i =10; //thread1
i=4; //thread2
不會導致i的值處於未知狀態,要麼是10要麼是4


寫好多線程安全的法寶就是封裝，使數據有保護的被訪問到
安全性：
局部變量>成員變量>全局變量

什是線程安全

如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。
或者說:一個類或者程序所提供的接口對於線程來說是原子操作或者多個線程之間的切換不會導致該接口的執行結果存在二義性,也就是說我們不用考慮同步的問題。
線程安全問題都是由全局變量及靜態變量引起的。
若每個線程中對全局變量、靜態變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若有多個線程同時執行寫操作，一般都需要考慮線程同步，否則就可能影響線程安全。
 

線程安全是為何?

如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。

比如一個 ArrayList 類，在添加一個元素的時候，它可能會有兩步來完成：1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素；2. 增大 Size 的值。

在單線程運行的情況下，如果 Size = 0，添加一個元素後，此元素在位置 0，而且 Size=1；
而如果是在多線程情況下，比如有兩個線程，線程 A 先將元素存放在位置 0。但是此時 CPU 調度線程A暫停，線程 B 得到運行的機會。線程B也向此 ArrayList 添加元素，因為此時 Size 仍然等於 0 （注意哦，我們假設的是添加一個元素是要兩個步驟哦，而線程A僅僅完成了步驟1），所以線程B也將元素存放在位置0。然後線程A和線程B都繼續運行，都增加 Size 的值。
那好，現在我們來看看 ArrayList 的情況，元素實際上只有一個，存放在位置 0，而 Size 卻等於 2。這就是“線程不安全”了，呵呵。