原创水平有限有误请指出

线程相比进程有着先天的数据共享的优势,如下图，线程共享了进程除栈区以外的所有内存区域如下图所示：

但是这种共享有时候也会带来问题，简单的考虑如下C++代码：

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/*************************************************************************
> File Name: error.cpp
> Author: gaopeng QQ:22389860 all right reserved
> Mail: gaopp_200217@163.com
> Created Time: Mon 15 May 2017 12:01:33 AM CST
************************************************************************/
#include<iostream>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#define MAXOUT 1000000
using namespace std;
class testc
{
private:
int a;
public:
testc()
{
a = 1;
}
testc& operator++()
{
int b = 0;
b = a;
a = b+1;
return *this;
}
void prit()
{
cout<<a<<endl;
}
};
testc test = test;
void* testp(void* arg)
{
int i = MAXOUT;
while(i--)
{
++test;
cout<<pthread_self() <<":";
test.prit();
}
}
int main(void)
{
pthread_t tid[3];
int er;
int i = 0;
while(i<3)
{
if ((er = pthread_create(tid+i,NULL,testp,NULL) )!=0 )
{
strerror(er);
return -1;
}
i++;
}
i = 0;
while(i<3)
{
pthread_join(*(tid+i),NULL);
i++;
}
cout<<"last numer: ";
test.prit();
}

实际上很简单我就是建立了一个全局变量，这个全局变量是全部线程共享，我开启了3个线程同时对里面的共享
数据进行更改，当
#define MAXOUT 100
的时候这个时候最后输出如下：
last numer: 300
显然没有问题，但是如果我将
#define MAXOUT 1000000
增大到100W的时候最后输出为：
last numer: 2999972
我们明显的感觉到数据不对了，少了一些
出现这种问题在于，多个线程对同一个共享资源进行访问，因为线程是CPU调度的单位，而

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{
int b = 0;
b = a;
a = b+1;
return *this;
}

假设这个时候a 为 1000：
这段代码并不是原子性的，假设线程1正在修改
b = a;
这个时候时间片用完，线程2也执行这段代码，因为
a = b+1;并没有执行，所以共享区域的数据还没有变化
线程2拿到的数据任然是1000，也执行如下代码
b = a;
a = b+1;
这个时候线程2完成了修改，a为1001
当下一次线程1拿到CPU时间片，再次从就绪状转到执行态，接着
执行
a = b+1;
因为线程1中的b还是1000，所以a再次修改为1001，实际这个时候
是1002才对，线程2的修改被覆盖，出现上面的问题，通过语言的描述
也许不太明白，下面的时序图会帮助理解：

遇到这种问题当然就引入了我们的线程间同步的方法，常用的
1、互斥锁、条件变量
2、读写锁
3、信号量
4、spinlock
他们保护的是一段临界区代码，所谓临界区就是可能出现对同一个共享资源进行修改的代码，比如我这里

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{
int b = 0;
b = a;
a = b+1;
return *this;
}

就是临界区代码
后面将对他们进行描述，这里我们简单实用静态互斥锁进行解决这个问题。

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//原子操作加锁
pthread_mutex_lock(&mtx);
++test;
pthread_mutex_unlock(&mtx);
//原子操作解锁
cout<<pthread_self() <<":";
test.prit()

实际上我们就是保护了操作符重载的testc& operator++()
临界区的选择应该尽量小，避免对多线程的并发性产生较大的性能影响

具体代码如下：

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/*************************************************************************
> File Name: error.cpp
> Mail: gaopp_200217@163.com
> Created Time: Mon 15 May 2017 12:01:33 AM CST
************************************************************************/
#include<iostream>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#define MAXOUT 1000000
using namespace std;
static pthread_mutex_t mtx=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
class testc
{
private:
int a;
public:
testc()
{
a = 1;
}
testc& operator++()
{
int b = 0;
b = a;
a = b+1;
return *this;
}
void prit()
{
cout<<a<<endl;
}
};
testc test = test;
void* testp(void* arg)
{
int i = MAXOUT;
while(i--)
{
//原子操作加锁
pthread_mutex_lock(&mtx);
++test;
pthread_mutex_unlock(&mtx);
//原子操作解锁
cout<<pthread_self() <<":";
test.prit();
}
}
int main(void)
{
pthread_t tid[3];
int er;
int i = 0;
while(i<3)
{
if ((er = pthread_create(tid+i,NULL,testp,NULL) )!=0 )
{
strerror(er);
return -1;
}
i++;
}
i = 0;
while(i<3)
{
pthread_join(*(tid+i),NULL);
i++;
}
cout<<"last numer: ";
test.prit();
}

注意：一个简单类型的i++也不一定是一个原子操作，所以在涉及到并发修改共享变量的时候一定要使用
线程同步手段。

作者微信：

ITPub博客

一、(LINUX 线程同步) 引入

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