跟我学linux编程-11-多线程编程-竞争

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1、多线程编程-变量在上几个章节关于Linux多线程示例程序的运行结果描述过程中，细心的同志可能已经发现，我几乎每次的措辞都是“运行结果大致为”。在单线程的编程环境上，如果输入条件一样，程序中又没有随机处理逻辑，那么程序的运行结果是非常精确的，每次都会一样。在多线程中，“程序每次运行，结果精确相同”的结论不再成立，因为各个线程中存在竞争，导致程序进入不可完全预测的分支或执行顺序，从而每次运行的结果可能(注意不是一定)会有变化。今天，我将通过一个简单的示例，要向大家展示，“竞争”是怎么一回事。示例程序还是和上前边的章节相同，只做了

2、一些简单的改动。代码如下：#include#include#includeintgcnt=0;void*thread_task(void*arg){intid=(int)arg;while(1){gcnt++;if(gcnt%2){if(!(gcnt%2))printf("[%d]:%d",id,gcnt);}usleep(1);}returnNULL;}intmain(intargc,char*argv[]){pthread_tthr;pthread_crea

3、te(&thr,NULL,thread_task,(void*)1);pthread_create(&thr,NULL,thread_task,(void*)2);thread_task((void*)0);return0;}在线程执行函数thread_task中，我们每次循环对全局变量gcnt的值进行递增，紧接着做了两个条件判断，如果两次条件都成立，则将gcnt的值打印出来，我们来分析这两个判断条件：if(gcnt%2){if(!(gcnt%2))printf("[%d]:%d",id,gcnt);}if(gcnt%2

4、)在gcnt为奇数是为真，而if(!(gcnt%2))在gcnt为偶数时为真，两个条件做双重判断，就是说当gcnt即为奇数又为偶数的时候条件才成立，显然，这是一个不可能的事情，那么，gcnt的值永远不会被打印。结果是这样的吗？我们先不去猜测，编译程序运行一下结果就知道了：gccthread2.c-othread2–lpthread./thread2程序运行后，可能要等很久，也可能没过多久，屏幕上会突然输出如下的信息：[1]:775816[1]:1558050[0]:1617036[1]:1655538[0]:1667332[

5、1]:1680268[0]:1681388…如果发现程序有输出，我们可以按Ctrl+c终止程序。不可能发生的事情居然发生了！！！！！难道是因为我们看电脑太久，眼花了吗？？？？如果不相信，可以再执行一次，你可能又会得到下面这样的结果：[0]:33876[2]:346190[0]:545698[1]:641654…结果还是出人意料，如果还是不信，你可以Ctrl+c杀掉程序，接着再试。我以人格向同志们保证：每次程序多少会输出一些内容，而且每次输出的内容几乎都不相同(如果有某两甚至多次结果相同，也不必惊讶，因这这也是有可能的)。“不

6、可能”发生的事情多次发生，那么也就成了事实。事实的背后，总是会有真理，接下来就向大家揭晓真理：在多线程环境中，程序中的每个线程是以各自的进度“同时”在执行的，线程1在做事情A的时候，线程2可能在做事情B，如果事情A和事情B存在某种关联，则线程1与线程2就会构成竞争，如果这种竞争构成冲突，则会引发不可预测的结果。此外，各个线程“同时运行”的特性，是从宏观上来度量的，在微观角度上考查，则某一时刻，线程1与线程2未必真的同时在运行。现代的CPU，某个时刻，只能运行一个线程的代码，当线程数大于CPU数量的时候(几乎总是如此)，CPU

7、通过分时来为不同的线程服务，因此某个时刻，总是有一些线程(不会超过电脑中CPU核心个数)在运行，而另外一些线程没有在运行，而在下一刻，之前正在运行的线程停止执行，没有运行的线程获得CPU，投入运行。这个过程被称之为线程调度或者说线程切换。运行的线程被调度为不运行，我们称之为切出，没运行的线程被运行，我们称之为切入。线程的切入切出，遵循一定的时间间隔，这个时间间隔比较短，通常在毫秒这个量级，同时由于各种原因，这种时间间隔又不是很精确，差几个微秒是非常正常的事情。但对于CPU而言，几微秒的差异就是数百万条的机器指令，因此两个线程

8、，就是做一样的事情，经过一断时间后，其各其的进度将会出现不小的差异（除非我们使用了某种方法来阻碍了这种差异的发生与扩大，如之前的示例程序中，我们让程序每执行一条程序就sleep1秒），从而导致程序运行结果的差异性。理论知识基本讲解完毕，我们接下来回到示例代码本身。我们将代码：gcnt++;