2022-2-7

并发

本章将介绍为单个运行进程提供的新抽象：线程
线程与进程的不同之处在于，在进行上下文切换的时候，进程需要改变地址空间，也就是需要换新的页表，而线程不需要，不同线程共享同一个地址空间。对于并发，也即多线程而言，与单线程不同的地方在于，单线程的地址空间中只有一个栈，而多线程有多个栈

线程的创建

可以看到，我们先创建了两个线程，然后使用两个pthread_join来等待线程的结束，但我们无法控制这两个线程哪个先执行，线程被创建后，其执行就进入了操作系统，由系统中断来决定执行哪个，可能是打印“A”的线程先被执行，也可能是打印“B”的线程先被执行

共享数据

由于线程共享地址空间的特性，他们可以对同一堆内的变量进行操作，这就会引发一些问题


例如上述程序，我们期望运行完毕后，counter的值为2e7，但实际结果可能是19345221或19221041等等，这是因为不可控的调度，以及共享的变量未被上锁
给counter+1的操作可能是这样的

设想线程1先被执行，这时counter的值为50，他被移入eax寄存器，且向寄存器+1，则这时eax的值为51，然后突然发生了中断，需要转入线程2执行，这时操作系统将线程1的状态（包括程序计数器，寄存器，例如eax）保存到TCB里，然后执行线程2，线程2也将counter的值（还是50）移入他的eax寄存器，并为其+1，然后返回结果，这样会导致虽然两个线程都运行了一次，但结果是51而不是我们期待的52

插叙：线程API

创建

完成

注意这里Pthread_join里使用的是void**

锁

自旋锁

自旋锁只需要一个test and set就可以实现了

即返回了旧值又设置了新值，不需要担心中断

评价自旋锁

锁最重要的一点是正确性：保证一次只有一个线程进入临界区。这一点自旋锁可以保证
但对于公平性：保证一个线程有进入临界区的机会。这一点无法确保，因为可能有一个倒霉的线程永远在自旋，无法访问临界区
还有一点是效率，这一点也较差，因为每个线程在等待解锁的时候，都有一段自旋时间，这段时间除了等待什么也没做，浪费了cpu