linux线程安全

目录

什么是线程安全问题？

一.多线程抢票问题：

二.单核CUP上线程并发没有并行也会引发线程安全问题

线程安全问题的常见解决方案

一.互斥

互斥锁

1.为什么要有互斥锁？

2.互斥锁的使用

互斥锁创建和初始化

加锁

解锁

3.互斥锁的封装

4.互斥锁的原理

自旋锁

二.同步

同步和互斥的区别和联系

条件变量

信号量

多线程的生产消费模型

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什么是线程安全问题？

线程安全问题是指在多线程环境下，当多个线程访问共享资源可能会导致的数据不一致问题。

一.多线程抢票问题：

以下面的多线程抢票代码为例：

#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;
int tickets=10000;
void* threadroutine(void* arg)
{
  char* name=(char*)arg;
  while(true)
  {
    if(tickets>0)
    {
      cout<<name<<" get a ticket :"<<tickets<<endl;
      tickets--;
    }
    else
    break;
  }
  return nullptr;
}
int main()
{
  pthread_t tids[5];
  //创建线程
  for(int i=0;i<5;i++)
  {
    char name[32];
    sprintf(name,"%s%d","thread-",i+1);
    pthread_create(&tids[i],nullptr,threadroutine,(void*)name);
  }
  //等待线程
  for(int i=0;i<5;i++)
  pthread_join(tids[i],nullptr);
  return 0;
}

代码执行结果：

为什么会出现抢到负数票的问题呢？

多个线程都执行这个抢票代码，由于线程之间可能是并行的，在票数为1时，多个线程都判断到tickets>0，于是每个线程都进入了if语句里，进而多抢了票。

线程之间可能是并发的，一个线程执行完判断逻辑为true，还没来得及对tickets--就切换了，下一个线程判断tickets依然大于0，于是就有多个线程进入抢不够的票。

二.单核CUP上线程并发没有并行也会引发线程安全问题

举例说明

i++本质也不是线程安全的(不是原子的)：

线程a、b并发执行时，线程a先执行第一步将 i 放入AL中，第二步加法器++，此时线程突然被切走带走自己的硬件上下文（由于未进行第三步，内存中的i还未成功++），b线程开始执行，b线程执行完毕，内存中的i变为1，然后a线程又被调度，将自己的硬件上下文拷回寄存器，AL中的值为1，再接着上次的进度执行第三步，将1拷回内存，内存中的i最终为1。但我们想要的结果一定是2，由于两个线程对共享资源i的访问不是原子的࿰