线程安全代码到底是怎么编写的？

相信有很多同学在面对多线程代码时都会望而生畏，认为多线程代码就像一头难以驯服的怪兽，你制服不了这头怪兽它就会反过来吞噬你。

可这是为什么呢？为什么多线程代码如此难以正确编写呢？

可上图关小猫咪屁事！

如果你能理解这段话，那么驯服多线程这头小怪兽就不在话下。

• 线程私有资源，没有线程安全问题

• 共享资源，线程间以某种秩序使用共享资源也能实现线程安全。

本文都是围绕着上述两个核心点来讲解的，现在我们就可以正式的聊聊编程中的线程安全了。

怎么样，线程安全的定义很简单吧，也就是说你的代码不管是在单个线程还是多个线程中被执行都应该能给出正确的运行结果，这样的代码是不会出现多线程问题的，就像下面这段代码：

int func() {  int a = 1;  int b = 1;  return a + b;}

对于这样段代码，无论你用多少线程同时调用、怎么调用、什么时候调用都会返回2，这段代码就是线程安全的。

线程私有的栈区就是线程自己家。

• 用于动态分配内存的堆区，我们用C/C++中的malloc或者new就是在堆区上申请的内存

• 全局区，这里存放的就是全局变量

• 文件，我们知道线程是共享进程打开的文件

接下来，我们看一下在各种情况下该怎样实现线程安全。这里依然以C/C++代码为例，但是这里讲解的方法适用于任何语言，请放心，这些代码足够简单。

int func() {  int a = 1;  int b = 1;  return a + b;}

有的同学可能会说，那如果我们还是使用线程私有资源，但是传入函数参数呢？

int func(int num) {  num++;  return num;}

int func(int* num) {  ++(*num);  return *num;}

int global_num = 1;
int func(int* num) {  ++(*num);  return *num;}
// 线程1void thread1() {  func(&global_num);}
// 线程2void thread1() {  func(&global_num);}

如果线程不得已要使用全局资源呢？

int global_num = 100; //初始化一次，此后没有其它代码修改其值
int func() {  return global_num;}

int global_num = 100; 
int func() {  ++global_num;  return global_num;}

这时，func函数就不再是线程安全的了，对全局变量的修改必须加锁保护。

__thread int global_num = 100; 
int func() {  ++global_num;  return global_num;}

• global_num是全局变量

• global_num是线程私有的

说完了局部变量、全局变量、函数参数，那么接下来就到函数返回值了。

int func() {  int a = 100;  return a;}

int* func() {  static int a = 100;  return &a;}

class S {public:  static S& getInstance() {    static S instance;    return instance;  }private:  S() {}  // 其它省略}

最后让我们来看下这种情况，那就是如果我们调用一个非线程安全的函数，那么我们的函数是线程安全的吗？

int global_num = 0;
int func() {  ++global_num;  return global_num;}

int funcA() {  mutex l;     l.lock();  func();  l.unlock();}

int func(int *num) {  ++(*num);  return *num;}

void funcA() {  int a = 100;  func(&a);}

看了各种情况下的线程安全问题，最后让我们来总结一下实现线程安全代码都有哪些措施。

从上面各种情况的分析来看，实现线程安全无外乎围绕线程私有资源和线程共享资源这两点，你需要识别出哪些是线程私有，哪些是共享的，这是核心，然后对症下药就可以了。

• 不使用任何全局资源，只使用线程私有资源，这种通常被称为无状态代码
• 线程局部存储，如果要使用全局资源，是否可以声明为线程局部存储，因为这种变量虽然是全局的，但每个线程都有一个属于自己的副本，对其修改不会影响到其它线程
• 只读，如果必须使用全局资源，那么全局资源是否可以是只读的，多线程使用只读的全局资源不会有线程安全问题。
• 原子操作，原子操作是说其在执行过程中是不可能被其它线程打断的，像C++中的std::atomic修饰过的变量，对这类变量的操作无需传统的加锁保护，因为C++会确保在变量的修改过程中不会被打断。我们常说的各种无锁数据结构通常是在这类原子操作的基础上构建的 。
• 同步互斥，到这里也就确定了你必须要以某种形式使用全局资源，那么在这种情况下公共场所的秩序必须得到维护，那么怎么维护呢？通过同步或者互斥的方式，这是一大类问题，我们将在《深入理解操作系统》系列文章中详细阐述这一问题。