線程不安全
//寫多線程一定確保是多核的
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#define Thread_num 2
int g_count=0;
void* ThreadEntry(void* arg)
{
(void)arg;
for(int i=0;i<50000;i++)
{
++g_count;
}
return NULL;
}
int main()
{
pthreda_t tid[Thread_num];
for(int i=0;i<Thread_num;++i)
{
pthread_create(&tid[i],NULL,ThreadEntry,NULL);
}
for(int i=0;i<Thread_num;i++)
{
pthead_join(tid[i],NULL); //線程回收
}
printf("g_count=%d\n",g_count);
return 0;
}///Thread_num改成1試試
++g_count 操作：
1.把g_count從內存加載到cpu中。2，執行++（寄存器上的++），對寄存器的內容進行自增。3.cpu中的值寫回內存。
兩次操作相互影響(2個線程) 線程不安全（多線程環境下，程序執行結果出現預期之外的值）概率性問題。
- 多線程訪問的公共資源叫做“臨界資源”
- 訪問臨界資源的代碼叫做“臨界區”
- 在臨界區中使用互斥機制，解決線程不安全機制
- 互斥：任何時刻，互斥保證有且只有一個執行流進入臨界區，訪問臨界區資源，通常對臨界資源起保護作用
- 原子性：不會被任何調度機制打斷的操作，該操作只有兩態，要麼完成，要麼未完成。
互斥量mutex
- 大部分情況下，線程使用的數據都是局部變量，變量的地址空間在線程棧空間內，這種情況，變量歸屬單個線程，其他線程無法獲取這種變量。
- 但有的時候，很多變量都需要在線程間共享，這樣的變量稱爲共享變量，可以通過數據的共享，完成線程之間的交互。
- 多個線程併發的操作共享變量，會帶來一些問題。
互斥量的接口
初始化互斥量
1.靜態分配：
pthread_mutex_t mutex= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
2.動態分配：
pthread_mutex_init()
銷燬互斥量
- 使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化的互斥量不需要銷燬
- 不要銷燬一個已經加鎖的互斥量
- 已經銷燬的互斥量，要確保後面不會有線程再嘗試加鎖
pthread_mutex_destroy();
互斥量加鎖和解鎖
pthread_mutex_lock()
pthread_mutex_unlock()
- 互斥量處於未鎖狀態，該函數會將互斥量鎖定，同時返回成功
- 發起函數調用時，其他線程已經鎖定互斥量，或者存在其他線程同時申請互斥量，但沒有競爭到互斥量，那麼pthread_lock調用會陷入阻塞(執行流被掛起)，等待互斥量解鎖。
互斥鎖pthread_mutex”掛起等地鎖“，一旦線程獲取鎖失敗，就會掛起（進入操作系統提供的一個等待隊列中）這個線程什麼時候才能恢復執行，也不是其他線程釋放鎖，立即就能恢復執行
而是其他線程釋放鎖之後，當前線程還得看操作系統的心情來決定啥時候恢復執行。
互斥鎖可以保證線程安全，最終的程序效率收到影響。加鎖也會有開銷。除此之外，還有一個更嚴重的問題“死鎖”
死鎖
- 死鎖是指在一組進程中的各個進程均佔有不會釋放的資源，但因互相申請被其他進程所佔用不會釋放的 資源而處於的一種永久等待狀態。
死鎖四個必要條件
- 互斥條件：一個資源每次只能被一個執行流使用
- 請求與保持條件：一個執行流因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放
- 不剝奪條件：一個執行流已獲得的資源，在未使用完之前，不能強行剝奪。（當系統把這類資源分配給某進程後，再不能強行收回，只能在進程用完後自行釋放。）
- 循環等待條件：若干執行流之間形成一種頭尾相接的循環等待資源的關係。
避免死鎖
- 破壞死鎖的四個必要條件
- 加鎖順序一致
- 避免鎖未釋放的場景
- 資源一次性分配
比較實用的解決方案，從代碼設計的角度來解決死鎖問題
1.短 讓臨界區的代碼儘量短
2.平 臨界區代碼儘量不去調用其他複雜函數
3.快 讓臨界區代碼執行速度快，別做太多耗時的操作
避免死鎖算法
- 死鎖檢測算法
- 銀行家算法
線程安全
多個線程併發執行同一份代碼，不會出現不同的結果。
重入
同一個函數被不同的執行流調用，當前一個執行流還沒有結束，就有其他執行流再次進入，我們稱之爲重入。一個函數在重入的情況下，運行結果不會出現問題，我們就稱該函數是可重入的，否則爲不可重入。
常見線程不安全的情況
- 不保護共享變量的函數
- 函數狀態隨着被調用，狀態發生變化的函數
- 調用線程不安全函數的函數
常見線程安全的情況
- 每個線程對全局變量或者靜態變量，只有讀權限，沒有寫權限，這樣的線程一般是安全的。
- 類或者接口對於線程來說都是原子操作
- 多個線程之間的切換不會導致該接口的執行結果不會存在二義性
常見不可重入的情況
- 調用了malloc/free函數，因爲malloc函數是用全局鏈表來管理堆的
- 調用了標準I/O函數，因爲標準I/O函數大部分是調用不可重入的方式來管理全局數據結構
- 可重入函數體內使用了靜態的數據結構
常見不可重入的情況
- 不使用全局變量或者靜態變量
- 不使用malloc和new來開闢空間
- 不調用不可重入函數
- 不返回靜態數據和全局數據，所有數據都由函數調用者提供
可重入與線程安全區別
- 可重入函數是線程安全函數的一種
- 線程安全不一定是可重入的，而可重入函數一定是線程安全
- 如果將對臨界資源的訪問加上鎖，則這個函數是線程安全的，如果這個重入函數若鎖還未釋放繼續調用，就會產生死鎖，因此是不可重入的。
- 如果一個函數中由全局變量，那麼這個函數既不是可重入函數也不是線程安全函數
線程同步
條件變量
當一個線程互斥地訪問某個變量時，它可能發現在其他線程在改變狀態之前，它什麼也做不了（不能訪問數數據，但是一直調度，產生資源的開銷，線程飢餓）。例如一個線程訪問隊列時，發現隊列爲空，它只能等待，等待其他線程將一個數據節點插入隊列裏。
同步概念
在保證數據安全的前提下，讓線程能夠按照某種特定的訪問順序訪問臨界資源，從而有效避免飢餓問題
條件變量常用函數
//條件變量初始化
int pthread_cond_init()
//條件變量銷燬
int pthread_cond_destroy()
//等待條件滿足
//經常搭配互斥鎖來使用
int pthread_cond_wait()
pthread_cond_wait() 做了3件事情
1.先釋放鎖
2.等待條件就緒
3.重新獲取鎖，準備執行後續的操作
前兩步操作必須是在一起的(原子操作)，否則可能會錯過其他線程的通知信息，導致還是在這傻等！！