多執行緒併發問題

2021-10-12 00:22:11 字數 1717 閱讀 1490

執行緒安全是乙個非常燙手的山芋,因為即使合理運用了鎖,也不一定能保證執行緒安全,這是因為落後的編譯器無法滿足日益增長的併發需求,很多看似無錯的**在優化和併發面前產生了麻煩,可以看下面的**,

x = 0;

thread1   thread2

lock();     lock();

x++;      x++;

unlock();   unlock();

上面的**看著是沒有任何問題的,對x的操作加鎖,可以保護多執行緒併發對x的操作,x的結果會是2,但實際是這樣嗎??

呵呵。。。顯然不是的,存在一種情況,編譯器為了提高x的訪問速度,將x放到某個暫存器裡,我們都知道每個執行緒都有不同的暫存器,那麼,下面的執行流程就會導致異常,

[thread1]讀取x的值到某個暫存器r[1](r[1]=0)。

[thread1]r[1]++(由於之後可能還要訪問x,因此thread1暫時不將r[1]寫回x)。

[thread2]讀取x的值到某個暫存器r[2](r[2]=0)。

[thread2]r[2]++(r[2]=1)。

[thread2]將r[2]寫回至x(x=1)。

[thread1](很久以後)將r[1]寫回至x(x=1)。

可見,在這種情況下,即使正常加鎖,也無法保證執行緒安全的。

還有乙個例子,請看,

x = y = 0;

thread1 thread2

x = 1; y = 1;

r1 = y; r2 = x;

這樣的**能保證 r1=r2=1嗎??猛的一看,沒問題,必然肯定100%至少r1和r2有乙個為1,可實際情況呢,呵呵,來分析一下嘍,

事實上,r1=r2=0確實可能存在,cpu為了提高效率,可能會將上下兩條互不相干的指令進行動態排程,導致thread1中x=1,r1=y順序調換,那麼thread2同樣也會存在這種情況,最終的結果可能r1和r2都為0,

那麼可以使用volatile關鍵字試圖阻止過度優化,volatile基本可以做到兩件事情:

(1)阻止編譯器為了提高速度將乙個變數快取到暫存器內而不寫回;

(2)阻止編譯器調整操作volatile變數的指令順序

還有乙個和序有關的問題,看下面的**,

volatile t* pinst = 0;

t* getinstance()

return pinst;

}

看著這段**覺得應該邏輯什麼的都是合理的,通過加鎖保證pinst被建立出來,並返回給呼叫方永遠指向乙個物件,事實上呢,真的如此嗎?我們結合new執行過程分析上述邏輯,

(1)申請記憶體;

(2)呼叫建構函式;

(3)將記憶體的位址賦值給pinst

這是整個過程,在這三步中,(2)(3)是可以調換順序的,也就是說,完全有可能出現這樣的情況:pinst的值已經不是null,但物件仍然沒有構造完畢。這時候如果出現另外乙個對getinstance的併發呼叫,此時第乙個if內的表示式pinst==null為false,所以這個呼叫會直接返回尚未構造完全的物件的位址(pinst)以提供給使用者使用。那麼程式這個時候會不會崩潰就取決於這個類的設計如何了。 有指令(barrier())可以阻止這種調換,但是還是強烈建議不要這麼設計**邏輯,為了併發安全,哈哈。

總結了這麼多,只有乙個結論,併發安全很重要一定要謹慎對待!!!對於上述存在情況,在實際開發過程中盡量不要存在這種使用方式。

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