再论线程安全

前言:

随着多核CPU的迅速普及,越来越多的程序开始使用多线程。使用多线程的优点是显而易见的,不用占用主线程,把一些繁琐的是事情交给多线程去做。这样不用阻塞UI(更新UI是在主线程)。这样带来了良好的用户体验。但是随着各种好处,尾随而来的就是各种莫名其妙的问题(crash,数据不对)等等。那么怎么才能解决这个问题呢。这就是我今天要介绍的线程安全。

定义

什么是线程安全,我的理解是多线程运行的结果,跟单线程运行的结果是一样的,不存在时序导致的一系列的crash,数据不对等问题。这样就是线程安全的。

线程安全包含两个方面:

  • 线程 : 根据平台特性创建的线程
  • 安全 : crash 与 数据正确

线程在是与你的系统平台,以及硬件相关的。如果你是多核的CPU,那么你是真正意义上的多线程。如果你只是单核CPU,那么是由系统根据一定的调度算法,把任务拆分程时间片,轮流交给CPU去运行。

图解线程安全

线程不安全
线程安全

第一个图是线程不安全的,因为他的时序是乱的,导致结果很随机。
第二图是线程安全的,因为他靠锁保证了读写的时序。

所以,归根到底,即使要是用多线程,也要保持正确的时序的。才能到达正确的结果。
上面只是讲了结果不对的情况,还有一种更可怕的,就是crash。

举个例子:
一个可变数组,一个线程正在遍历,另一个线程此时要向这个数组里加入元素。那么,悲剧发生了,程序crash了。这样的列子在咱们实际应用中很常见,而且这些问题,一般很难查找。

怎样做到线程安全

做到线程安全,就是要保证时序。怎么样保证正确的时序呢,我总结了以下几点。

  1. 加锁。这个也许是大多数程序员都会想到了。把可变变量加锁,把临界代码区加锁。就是在各种可能导致线程不安全的地方加上锁。这样有一个坏处,如果在移动端开发,大量的锁会导致程序的性能下降。

    加锁还有几个注意的地方。

    1.对于属性,这些快速读取的变量,可以用自旋锁,它的速度很快。

    2.对于代码块,就需要加那些常规的锁了。比如ios的 @synchronized。

这个方案一般适用于在代码设计初期,要建立一个线程安全的类。

2.所有的可变操作,统一切回一个线程(可以是主线程)。也就是把这些可变的操作,都放到一个有序的队列中,一个一个按序执行。比如iOS的GCD,或者perform,都可以到达这个目的。

这个方案适用于,底层是一个线程不安全的类,但是上层需要用多线程,改变底层的影响面太大,只能在上层保证有序了。

总结:以上所写基本都是在实际应用过程中的所感。有什么不对的地方还请指正。这一片都是一些方法论,下一篇我会用例子具体说明。

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