Nonthreadsafe：防止多線程並發的代碼實例

一、線程安全的重要性

在寫代碼時，我們需要考慮到多線程的並發問題。如果代碼不是線程安全的，那麼就會出現一些問題，比如數據競爭，死鎖問題等。

所謂的線程安全，是指多線程環境下，同一個代碼段對於多個線程來說是並不衝突的。

線程安全的代碼可以保證被同時調用時也可以正常工作。也就是說，多線程環境下並發訪問時不會出現問題。

二、什麼是nonthreadsafe

在計算機編程過程中，如果一個程序不能同時被多個線程訪問，我們稱之為nonthreadsafe（非線程安全的）。

這種代碼如果在多個線程之間共享，就可能會導致數據衝突，資源泄露以及其他的問題。

一個常見的例子就是SQLite資料庫，在多線程環境下，如果資料庫文件同步訪問，那麼會出現I/O讀寫同步競爭問題。

三、如何避免nonthreadsafe

為了避免nonthreadsafe的問題，我們需要使用線程同步。線程同步是一種操作，它能夠確保在任何一個時刻只有一個線程能夠訪問共享資源。

常見的線程同步操作包括 Mutex（互斥鎖），Semaphore（信號量），Critical Section（臨界區）等。

下面示例代碼演示了如何使用Mutex進行線程同步，來避免nonthreadsafe問題。

class MyClass {
private:
    std::mutex mutex_;
    int myInt_;  // 要進行同步的數據成員
    
public:
    void foo()
    {
        std::lock_guard lock(mutex_); // 申請鎖
        myInt_ = 42;  // 對數據成員進行操作
    }
};

四、使用atomic變數實現線程安全

C++11中引入了atomic變數，它能夠確保在進行原子操作時，只有一個線程可以訪問該變數。

使用atomic變數可以避免nonthreadsafe問題，下面示例代碼展示了如何使用atomic變數實現線程安全。

#include 

std::atomic myInt(0);

void increment()
{
    myInt++;  // 原子操作
}

void decrement()
{
    myInt--;  // 原子操作
}

五、使用RAII（資源獲取即初始化）技術實現線程安全

RAII是一種C++編程技術，它能夠在對象被創建時自動獲取資源，對象被銷毀時自動釋放資源，從而確保程序不會泄露資源。

RAII技術可以用於實現線程安全，如下面的示例代碼所示：

class MyClass {
private:
    std::mutex mutex_;
    int myInt_;
public:
    void foo()
    {
        std::lock_guard lock(mutex_); // RAII鎖
        myInt_ = 42;
    }
};

六、結論

在多線程環境下，代碼必須是線程安全的，否則就會出現數據衝突，資源泄露以及其他問題。我們可以使用Mutex、atomic變數和RAII技術等手段來實現線程安全。

下面是一段綜合體現線程同步，atomic變數和RAII技術的示例代碼：

#include 
#include 

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int value) : myInt_(value) {}

    void increment()  // 原子操作
    {
        myInt_++; // 原子操作
    }

    void decrement()  // 原子操作
    {
        myInt_--;  // 原子操作
    }

    int getValue() const
    {
        std::lock_guard lock(mutex_); // RAII鎖
        return myInt_;
    }

private:
    std::atomic myInt_;
    mutable std::mutex mutex_;
};