操作系统

两个线程抢一把锁:竞态与互斥

多个线程同时改同一份数据会出错,锁保证同一时刻只有一个线程在改。

概况

以 Linux 上两个线程同时给计数器加 1、用 pthread_mutex 保护为例。

一句话总结
共享数据要加锁,锁靠原子指令实现,抢不到时靠内核让线程睡眠
竞态
结果取决于谁先谁后,偶尔出错,很难复现
临界区
访问共享数据的那段代码,同一时刻只允许一个线程进
Linux 的锁
pthread_mutex 基于 futex:没人抢时不进内核,抢不到才请内核让自己睡
代价
锁让线程排队,锁住的范围越小越好
死锁
四个条件同时成立才会发生;固定加锁顺序是最常用的预防
自旋锁
等待时间极短时空转比睡眠更划算,内核里常用
其他同步
条件变量、读写锁、信号量、原子变量

步骤 1 / 9

问题:加 1 竟然会丢

两个线程同时给计数器加 1,结果可能只加了一次。

“加 1”看起来是一步,其实是三步:读出旧值、算出新值、写回去。 两个线程如果都先读到同一个旧值,各自加 1 再写回,一次更新就丢了。 这种取决于先后顺序的错误叫“竞态”,平时测不出,上线后偶尔出现。

线程
共享数据
内核
线程 1
线程 2
共享计数器 / 锁
内核
读到旧值
事件日志(1)
当前状态发生了什么
两个线程同时运行两个线程读到同一个旧值,更新丢失