认识多线程<一>

102 阅读2分钟
  1. 多线程的出现是要解决什么问题的?

    众所周知,CPU、内存、I/O 设备的速度是有极大差异的,为了合理利用 CPU 的高性能,平衡这三者的速度差异,计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了贡献,主要体现为:

    • CPU 增加了缓存,以均衡与内存的速度差异;// 导致 可见性问题

    • 操作系统增加了进程、线程,以分时复用 CPU,进而均衡 CPU 与 I/O 设备的速度差异;// 导致 原子性问题

    • 编译程序优化指令执行次序,使得缓存能够得到更加合理地利用。// 导致 有序性问题

    • 所以引入多线程也出现了很多问题。

  2. 线程不安全是指什么?

    • 可见性: CPU缓存引起, 比如下面的例子
//线程1执行的代码
int i = 0;
i = 10;
 
//线程2执行的代码
j = i;
假若执行线程1的是CPU1,执行线程2的是CPU2。由上面的分析可知,当线程1执行 i =10这句时,会先把i的初始值加载到CPU1的高速缓存中,然后赋值为10,那么在CPU1的高速缓存当中i的值变为10了,却没有立即写入到主存当中。

此时线程2执行 j = i,它会先去主存读取i的值并加载到CPU2的缓存当中,注意此时内存当中i的值还是0,那么就会使得j的值为0,而不是10.

这就是可见性问题,线程1对变量i修改了之后,线程2没有立即看到线程1修改的值。
  • 原子性: 分时复用引起
原子性:即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。
经典的转账问题:比如从账户A向账户B1000元,那么必然包括2个操作:从账户A减去1000元,往账户B加上1000元。

试想一下,如果这2个操作不具备原子性,会造成什么样的后果。假如从账户A减去1000元之后,操作突然中止。然后又从B取出了500元,取出500元之后,再执行 往账户B加上1000元 的操作。这样就会导致账户A虽然减去了1000元,但是账户B没有收到这个转过来的1000元。

所以这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。