基本數據類型在多線程的情況下是否需要加鎖
對於多線程訪問同一變量是否需要加鎖的問題，先前大家都討論過。今天用代碼驗證了一下之前的猜想:32位CPU與內存的最小交換數據為4字節/次，這也是結構體要對齊4字節的原因。在物理上，CPU對於同一4字節的內存單元，不可能寫2個字節的同時，又讀了3字節。
測試環境為：
XEON 2CPU*2
Windows7
采用50,50,50線程交叉讀寫，試驗代碼如下：
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<br data-filtered="filtered">
int g_test;<br data-filtered="filtered">
int temp;<br data-filtered="filtered">
BOOL g_bRunning;<br data-filtered="filtered">
DWORD WINAPI thWriteProc1(LPVOID lParam)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
while(g_bRunning)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
g_test = 12345678;<br data-filtered="filtered">
Sleep(1);<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
return 0;<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
DWORD WINAPI thWriteProc2(LPVOID lParam)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
while(g_bRunning)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
g_test = 13579246;<br data-filtered="filtered">
Sleep(1);<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
return 0;<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
<br data-filtered="filtered">
DWORD WINAPI thReadProc(LPVOID lParam)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
while(g_bRunning)<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
temp = g_test;//讀取值<br data-filtered="filtered">
if ( temp != 12345678 && temp != 13579246 )<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
g_bRunning = FALSE;<br data-filtered="filtered">
CString str;<br data-filtered="filtered">
str.Format("read error!%d", temp);<br data-filtered="filtered">
AfxMessageBox(str);<br data-filtered="filtered">
break;<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
Sleep(1);<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
return 0;<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
void CTestMultiyAccessIntDlg::OnButton1() <br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
g_bRunning = TRUE;<br data-filtered="filtered">
for ( int i = 0; i < 50; i++ )<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
//創建50個寫線程1<br data-filtered="filtered">
CreateThread( NULL, 0, thWriteProc1, NULL, 0, NULL );<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
for ( int i = 0; i < 50; i++ )<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
//創建50個寫線程2<br data-filtered="filtered">
CreateThread( NULL, 0, thWriteProc2, NULL, 0, NULL );<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
for ( int i = 0; i < 50; i++ )<br data-filtered="filtered">
{<br data-filtered="filtered">
//創建50個讀線程<br data-filtered="filtered">
CreateThread( NULL, 0, thReadProc, NULL, 0, NULL );<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
}<br data-filtered="filtered">
|
測試方法：
改變g_test的類型，給g_test賦予不同的值(不要超過類型的上限值)
測試現象：
當g_test為int,short char時，不存在多線程交叉讀寫錯誤的問題
當g_test為double, float, __int64時，存在多線程交叉讀寫錯誤的問題，對於__int64，當賦值小於0xFFFFFFFF時不出錯，當大於0xFFFFFFFF時出錯
當g_test為CString時，存在交叉讀寫錯誤，有時候程序崩潰
另：不加Sleep(1)機器卡死過，CPU占用率達到100%，4個核心占用率全滿，可以保證運行在多核環境下
現象分析：
(1)int short char均為小於4字節的連續內存塊，CPU一條指令就可以讀寫它們的值，CPU不可能同一個時間執行兩條指令
(2)double為8字節，如果寫線程先寫了4字節，讀線程讀了8字節，這自然導致數據被破壞
(3)float也為4字節，我也不是太清楚為什麽不行，可能是VC對浮點數的處理比較特殊有關，浮點數具有復雜內存結構
(4)__int64為8字節，存在和(2)相同的情況，如果__int64小於等於0xFFFFFFFF，相當於只改變了低4字節，因此就沒有問題
(5)CString為類類型，具有復雜結構，顯然不行
結論：
1.對於int,short,char,BOOL等小於等於4字節的簡單數據類型，如果無邏輯上的先後關系，多線程讀寫可以完全不用加鎖
2.盡管float為4字節，多線程訪問時也需要加鎖
3.對於大於4字節的簡單類型，比如double,__int64等，多線程讀寫必須加鎖。
4.對於所有復雜類型，比如類，結構體，容器等類型必須加鎖
盡管對int等類型的多線程讀寫不需要加鎖，但是邏輯上有必要加鎖的還是應該加鎖
例如：對於一個多線程訪問的全局變量int g_test
int count = g_test/1024;
int mod = g_test%1024;
由於是兩條語句，執行完第一條之後，別的線程很可能已經修改了g_test的值，如果希望這兩條語句執行時，g_test不發生變化，就必須加鎖，以保證兩條語句執行的整體性。
Lock();
int count = g_test/1024;
int mod= g_test%1024;
UnLock();
如果不加鎖，也可以改為先保存到一個臨時變量裏
int temp = g_test;
int count = temp/1024;
int mod = temp%1024;
基本數據類型在多線程的情況下是否需要加鎖