并发问题

代操作系统支持多任务的并发,并发在提高计算资源利用率的同时也带来了资源竞争的问题。例如C语言语句“count++;”在未经编译器优化时生成的汇编代码为:

xorl    %eax, %eax
        movl    $0, -4(%rbp)
        addl    $1, -4(%rbp)
        movl    $0, %eax

当操作系统内存在多个进程同时执行这段代码时,就可能带来并发问题。
假设count变量初始值为0。进程1执行完“mov eax, [count]”后,寄存器eax内保存了count的值0。此时,进程2被调度执行,抢占了进程1的CPU的控制权。进程2执行“count++;”的汇编代码,将累加后的count值1写回到内存。然后,进程1再次被调度执行,CPU控制权回到进程1。进程1接着执行,计算count的累加值仍为1,写回到内存。虽然进程1和进程2执行了两次“count++;”操作,但是count实际的内存值为1,而不是2!

并发编程中的三个问题

在并发编程中,我们遇到的三个问题:原子性问题,可见性问题,有序性问题

  • 原子性问题

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

比如从账户A向账户B转1000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。

  • 可见性问题

可见性是指当多个线程访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看得到修改的值。

如果SMP多CPU,则可以通过volatile 关键词使得每次从内存中读取

  • 有序性问题

即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。一般来说,处理器为了提高程序运行效率,可能会对输入代码进行优化,它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致,但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的

文档更新时间: 2021-03-12 17:45   作者:周国强