对象的生与死不能由对象自身拥有的mutex(互斥器)来保护.
如何避免对象析构时可能存在的race condition(竞态条件)是C++多线程编程面临的基本问题。
对象的销毁可能出现多种竞态条件(race condition):
· 在即将析构一个对象时,从何而知此刻是否有别的线程正在执行该对象的成员函数?
· 在调用某个对象的成员函数之前,如何得知这个对象还活着?它的析构函数会不会碰巧执行到一半?
一个线程安全的class应当满足以下三个条件:
· 多个线程同时访问时,其表现出正确的行为。
· 无论操作系统如何调度这些线程,无论这些线程的执行顺序如何交织(interleaving)。
· 调用端代码无须额外的同步或其他协调动作。
C++标准库里的大多数class都不是线程安全的,包括std::string、std::vector、std::map等,因为这些class通常需要在外部加锁才能供多个线程同时访问。
MutexLock与MutexLockGuard
MutexLock一般是别的class的数据成员。
MutexLockGuard封装临界区的进入和退出,即加锁和解锁。MutexLockGuard一般是个栈上对象,它的作用域刚好等于临界区域.
一个线程安全的Counter示例
// A thread-safe counter class Counter : boost::noncopyable { public: Counter() : value_(0) {} int64_t value() const; int64_t getAndIncrease(); private: int64_t value_; mutable MutexLock mutex_; }; int64_t value() const { MutexLockGuard lock(mutex_); return value_; } int64_t getAndIncrease() { MutexLockGuard lock(mutex_); int64_t ret = value_++; return ret; }
对象的创建很简单
· 不要在构造函数中注册任何回调;
· 也不要在构造函数中把this传给跨线程的对象;
· 即便在构造函数的最后一行也不行。
不要泄露this, 别的线程有可能访问这个半成品对象,这会造成难以预料的后果
// don't do this class Foo : public Observer { public: Foo(Observer* s) { s->register_(this); // error, not thread safe } virtual void update(); }; // do this class Foo : public Observer { public: Foo(); virtual void update(); void observe(Observer* s) { s->register_(this); } }; Foo* pFoo = new Foo; Observable* s = getSubject(); pFoo->observe(s); // two phase call, or call s->register_(pFoo);
二段式构造——即构造函数+initialize()——有时会是好办法,这虽然不符合C++教条,但是多线程下别无选择
即使构造函数的最后一行也不要泄露this,因为Foo有可能是个基类,基类先于派生类构造,执行完Foo::Foo()的最后一行代码还会继续执行派生类的构造函数,这时most-derived class的对象还处于构造中,仍然不安全。
相对来说,对象的构造做到线程安全还是比较容易的,毕竟曝光少,回头率为零