《程序员的自我修养—链接、装载与库》 多线程相关

线程安全

竞争与原子操作

同步与锁:

  • 二元信号量(Semaphore)

  • 互斥量(Mutex)

  • 临界区(Critical Section)

  • 读写锁(Read-Write Lock)

一个函数被重入的两种情况:

  • 多个线程同时执行这个函数;
  • 函数自身调用自身;

可重入函数的特点:

  • 不使用任何(局部)静态或全局的非 const 变量;

  • 不使用任何(局部)静态或全局的非 const 变量的指针;

  • 仅依赖于调用方提供的参数;

  • 不依赖于任何单个资源的锁;

  • 不调用任何不可重入的函数。

volatile作用:

  • 阻止编译器为了提高速度,将一个变量缓存到寄存器内而不写回;
  • 阻止编译器调整操作 volatile 变量的指令顺序(但是无法阻止 CPU 动态调度换序)。

C++ 中 new 包含的两个步骤:

  • 首先申请内存;

  • 然后调用构造函数。

p = new T; 表示最后多了一步:将内存的地址赋给 p

多线程内部情况

三种线程模型

Win/Linux 系统会在内核提供线程的支持,内核线程由多处理器或调度来实现并发。用户实际使用的是存在于用户态的用户线程,用户线程和内核线程不一定是数目对等的。

一对一模型

用户线程和内核线程“一对一”,线程之间的并发是真正的并发。
优点:

  • 多个线程的执行不会互相影响。
    缺点:
  • 由于许多系统限制了内核线程的数量,所以用户线程也受限;
  • 许多操作系统内核线程调度,上下文切换的开销较大,导致用户线程的执行效率下降。

一般直接使用 API 或者系统调用创建的线程均为一对一的线程。

多对一模型

多个用户线程映射到一个内核线程上面,线程之间的切换由用户态的代码进行。
优点:

  • 线程切换快速(上下文切换高效)
  • 无限制的用户线程数量

缺点:

  • 线程之间会互相影响,一个用户线程的阻塞会导致其他线程无法执行

多对多模型

  • 线程切换快速(上下文切换高效)
  • 无限制的用户线程数量
  • 一个用户线程的阻塞会导致其他线程无法执行
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