线程安全与可重入函数

本文探讨了线程安全的概念,指出线程安全是多线程环境下避免数据不一致性和错误的关键。线程不安全函数分为四类:不保护共享变量、保持状态、返回静态变量指针和调用不安全函数。解决方法包括加锁保护、重写函数、使用lock-and-copy技术。此外,介绍了可重入函数,即在不同控制流程中可安全调用的函数,强调了其与线程安全的区别和联系。

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一,什么是线程安全?

    当对一个复杂对象进行某种操作时,从操作开始到操作结束,被操作的对象往往会经历若干非法的中间状态。调用一个函数(假设该函数是正确的)操作某对象常常会使该对象暂时陷入不可用的状态(通常称为不稳定状态),等到操作完全结束,该对象才会重新回到完全可用的状态。如果其他线程企图访问一个处于不可用状态的对象,该对象将不能正确响应从而产生无法预料的结果,如何避免这种情况发生是线程安全性的核心问题。

     通常线程安全就是多线程访问时,采用加锁机制,当一个线程访问该类的某个数据时,用锁对数据进行保护,其他线程不能访问该数据直到该线程读取完,其他线程才可使用,线程安全不会出现数据不一致或者数据污染。反之,  线程不安全可能导致的后果是显而易见的——共享变量的值由于不同线程的访问,可能发生不可预料的变化,进而导致程序的错误,甚至崩溃。

举例 :线程安全性问题跟外科医生做手术有点象,尽管手术的目的是改善患者的健康,但医生把手术过程分成了几个步骤,每个步骤如果不是完全结束的话,都会严重损害患者的健康。想想看,如果一个医生切开患者的胸腔后要休三周假会怎么样?然而单线程的程序中是不存在这种问题的,因为在一个线程更新某对象的时候不会有其他线程也去操作同一个对象。(除非其中有异常,异常是可能导致上述问题的。当一个正在更新某对象的线程因异常而中断更新过程后,再去访问没有完全更新的对象,会出现同样的问题)

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