编写线程安全的-队列-

什么是线程安全

要理解线程安全的概念，必须先理解以下知识点：

? 什么是临界资源：临界资源在多个进程或线程同时访问（读取和修改）时，

可能会产生错误的运行结果，其最终的运行结果依赖于多个进程或线程的指令执行顺序。例如，全局变量、全局数组、全局缓冲区、全局链表、全局队列都是典型的临界资源。

? 多进程或多线程访问临界资源的为什么会出现结果错误：进程或线程中的指

令执行是在操作系统的控制下，使用时间片轮转的方法，交替执行，各进程或线程的指令执行顺序是不可预知的，从而导致操作临界资源的最终结果不确定，这是一种错误。

? 什么是线程安全：线程安全就是通过对临界资源的访问加上互斥机制（通过

使用信号量），从而保证多个线程访问临界资源不会出现错误。线程安全隐含的意思是“无论各个线程如何交替使用CPU执行指令，对于各种情况，各线程对临界资源的访问结果永远都是正确的”。

? 什么是非线程安全: 非线程安全就是至少存在一种线程执行序列，使得线程

访问临界资源的结果出现错误，产生错误的原因是未对临界资源的访问实施保护，或者实施的保护措施不正确。

? 什么是线程安全的链表、队列、栈：就是多线程同时操作（包括查找、添加、

删除等）链表、队列或栈，无论如何操作，都不会产生错误的结果。此处，链表、队列或栈就是一种临界资源。

? 如何实现线程安全的链表、队列、栈：使用信号量机制实现各种数据操作间

的互斥。

具体举例如下：

1. 多次运行下面的代码，观察输出是否正确，思考产生错误的原因。 #include #include #include

volatile unsigned int gCount=0;

unsigned __stdcall FirstThreadFunc(void *pArguments) {

int i;

for(i=0; i<100000000; i++){

}

}

gCount=gCount+1;

return 0;

unsigned __stdcall SecondThreadFunc(void *pArguments) { } int main() {

hThread[0] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, FirstThreadFunc, NULL, 0, &threadID[0]);

hThread[1] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, SecondThreadFunc, NULL, 0, &threadID[1]); }

printf(\return 0;

// Destroy the objects. CloseHandle(hThread[0]);

WaitForSingleObject(hThread[1],INFINITE); WaitForSingleObject(hThread[1],INFINITE); HANDLE hThread[2]; unsigned threadID[2]; int i;

for(i=0; i<100000000; i++){ }

gCount=gCount+1;

return 0;

CloseHandle(hThread[1]);

该程序在main函数中创建了两个线程，每个线程分别对全局变量gCount进行100000000次的加1操作，在两个线程运行结束后，在主函数中输出最终的运行结果【即printf(\】。

按理说该结果应该是200000000，但多次运行后发现，并不是每次运行的结果都正确，部分如下图所示。

2. 下面的代码创建一个链表，创建两个子线程，每个子线程分别向该链表的末尾插入500000个节点【通过AddTail函数】。在两个线程运行结束后，使用stat函数统计当前链表中一共有多少个节点。按理说应该是有1000000个节点，多次运行该程序，观察输入结果是否正确，并思考产生错误的原因。

#include #include

#include

using namespace std;

const int NODENUM=500000;

struct node{ };

struct node *pHead=NULL, *pTail=NULL;

void AddTail(node* pNode){ }

void print() { }

void stat() {

int count=0; struct node *pCur; struct node *pCur; pCur=pHead;

while(pCur != NULL) { }

printf(\);

printf(\, pCur->id); pCur=pCur->pNext; if(pHead == NULL){ } else{ }

//当前链表不空 pTail->pNext=pNode; pTail=pNode; pTail->pNext=NULL; //当前链表为空链表 pHead=pNode; pTail=pNode; pNode->pNext=NULL; int id; char name[20]; struct node* pNext;