資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：如果沒有采用合適的同步機(jī)制，線程間的交叉執(zhí)行情況就無法預(yù)料。當(dāng)兩個(gè)線程競爭同一資源時(shí)，如果對資源的訪問順序敏感，就稱存在競態(tài)條件。導(dǎo)致競態(tài)條件發(fā)生的代碼區(qū)稱作臨界區(qū)。
在同一程序中運(yùn)行多個(gè)線程本身不會(huì)導(dǎo)致問題，問題在于多個(gè)線程訪問了相同的資源。如，同一內(nèi)存區(qū)（變量，數(shù)組，或?qū)ο螅⑾到y(tǒng)（數(shù)據(jù)庫，web services等）或文件。實(shí)際上，這些問題只有在一或多個(gè)線程向這些資源做了寫操作時(shí)才有可能發(fā)生，只要資源沒有發(fā)生變化,多個(gè)線程讀取相同的資源就是安全的。
多線程同時(shí)執(zhí)行下面的代碼可能會(huì)出錯(cuò)：
public class Counter {
protected long count = 0;
public void add(long value){
this.count = this.count + value;
}
}
想象下線程A和B同時(shí)執(zhí)行同一個(gè)Counter對象的add()方法，我們無法知道操作系統(tǒng)何時(shí)會(huì)在兩個(gè)線程之間切換。JVM并不是將這段代碼視為單條指令來執(zhí)行的，而是按照下面的順序：
從內(nèi)存獲取 this.count 的值放到寄存器
將寄存器中的值增加value
將寄存器中的值寫回內(nèi)存
觀察線程A和B交錯(cuò)執(zhí)行會(huì)發(fā)生什么：
this.count = 0; A: 讀取 this.count 到一個(gè)寄存器 (0) B: 讀取 this.count 到一個(gè)寄存器 (0) B: 將寄存器的值加2 B: 回寫寄存器值(2)到內(nèi)存. this.count 現(xiàn)在等于 2 A: 將寄存器的值加3 A: 回寫寄存器值(3)到內(nèi)存. this.count 現(xiàn)在等于 3
兩個(gè)線程分別加了2和3到count變量上，兩個(gè)線程執(zhí)行結(jié)束后count變量的值應(yīng)該等于5。然而由于兩個(gè)線程是交叉執(zhí)行的，兩個(gè)線程從內(nèi)存中讀出的初始值都是0。然后各自加了2和3，并分別寫回內(nèi)存。最終的值并不是期望的5，而是最后寫回內(nèi)存的那個(gè)線程的值，上面例子中最后寫回內(nèi)存的是線程A，但實(shí)際中也可能是線程B。如果沒有采用合適的同步機(jī)制，線程間的交叉執(zhí)行情況就無法預(yù)料。
當(dāng)兩個(gè)線程競爭同一資源時(shí)，如果對資源的訪問順序敏感，就稱存在競態(tài)條件。導(dǎo)致競態(tài)條件發(fā)生的代碼區(qū)稱作臨界區(qū)。上例中add()方法就是一個(gè)臨界區(qū),它會(huì)產(chǎn)生競態(tài)條件。在臨界區(qū)中使用適當(dāng)?shù)耐骄涂梢员苊飧倯B(tài)條件。
原文 Race conditions and critical sections
翻譯 He Jianjun 校對 丁一
via ifeve
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