C++11: Multi-Thread思考.

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使用多线程几乎总是伴随着"数据的并发访问",多个线程之间毫无干系的并行运行是很罕见的。线程有可能提供数据给其他线程处理，或者是备妥必要条件(比如shared state)用以供其它线程使用，或者是供其它线程ublock.

首先我们要明确的是自C++11起:不同的对象拥有各自的内存区.

Concurrent Data Access为什么会造成问题?

1,Unsynchronized data access(未同步化的数据访问):并行运行的两个线程读写同一个内存中的数据,不知道哪个语句先来.

2,Haft-written data(写至半的数据):某个线程正在读该内存中的数据，另一个线程则尝试改动它。

3,Reordered statement(重新安排的语句):语句和操作由于编译器的优化被重新安排执行的次序，甚至不自行，也许对于一个单线程的程序是没有问题的，但是对于多线程的组合却破坏了预期的行为.

Unasynchronized Data Access:

if(val >=0 ){
  //间隙1
  f(val);
}else{
  //间隙2
  f(-val);
}

在单线程的环境中上述代码是没有任何问题的,但是在多线程的环境中，如果多个线程处理val的值，也就是说val的值在间隙1和间隙2处被改变！！！！！！这样不就超出我们的预期了么.

std::vector<int> v;
....
if(!v.empty()){
  //间隙.
  std::cout<< v.front() << std::endl;
}

在单线程的环境中上述的代码也是没问题的，但是在多线程的环境中很有可能在间隙处v变成empty.

Half-Written Data(写至半途而废的数据):

考虑我们有一个变量:

long long x = 0;

某个线程对它写入数值:

x = -1;

另外一个线程读取它:

std::cout << x;

程序的输出是什么？也就是说当另外一个线程读取它的时候可能是：

1, 0（x的旧值）-如果第一个线程尚未赋予她-1；

2，-1(x的新值) -如果第一线程已经赋予了它-1;

3,任何其他值-如果在第一个线程对x赋予-1的过程中.

不仅仅是上面我们所举例的long long类型、即使基本数据类型如int和bool,标准也不保证读写是atomic(不可切割的,意思是独占的不可被打断的，也就是说读的时候是一定不能被写的)。

Reordered Statement(重新安排的语句):

假设有两个共享对象，一个是long类型用来将data从某个线程传递到另一个线程，另外一个是bool readyFlag，用来表示第一个线程是否已经提供了数据.

long data;
bool readyFlag = false;

一般都会想到，将“某线程中对data的设定”和“另外一个线程中队data的销毁”同步化（synchronize)，于是写出下面的代码.

//线程1

data = 42;
readyFlag = ture;

//线程2

while(!readyFlag){
   ;
}

foo(data);

在不知道任何细节的情况下，几乎一开始都会认为线程2的foo()函数肯定是在data有值42之后才会被调用的。认为对foo()的调用只有在readyFlag为ture的前提下才能触及，而为ture又发生在42赋值给data之后，因为赋值之后才令readyFlag为ture.

但是事实并非如此编译器优化过后可能重新安排语句：

readyFlag = ture;
data = 42;

 

解决以上问题所需要的性质:

Atomicity(不可切割性):这意味着读写一个变量其行为都是独占的，排他的，无任何打断的，因此一个线程不可能读到“因另外一个线程而造成的”中间状态.

Order(次序):我们需要一些方法保证“某些具体指定语句”的次序.

 

转载于:https://my.oschina.net/SHIHUAMarryMe/blog/677289