不可重入函数: 在并发服务器中,经常会出现多个任务调用同一个函数的情况,比方说后端服务器使用多线程同时对数据库进行访问操作。如果有一个函数不幸被设计成为这样:那么不同任务调用这个函数时可能修改其他任务调用这个函数的数据,从而导致不可预料的后果。这样的函数是不安全的函数,也叫不可重入函数。 (其实也没什么不可预料的,就是服务器崩了呗,然后我就完了呗)
POSIX.1-20001标准规定,所有的标准库函数都必须是可重入函数,除了以下这些:
最近在公司维护的项目中碰到一个解决了定位很久的 bug , bug 找到的时候发现犯了很低级的错误——在中断处理函数中调用了 printf 函数,因为中断处理函数的调用了不可重入函数,导致中断丢失和系统位置错误,这里直接导致嵌入式 linux 系统应用进程中的所有线程停掉,进而导致看门狗进程得不到喂狗,设备重启。
在函数中如果我们使用静态变量了,导致产生中断调用别的函数的 过程中可能还会调用这个函数,于是原来的 静态变量被在这里改变了,然后返回主体函数,用着的那个静态变量就被改变了,导致错误。这类函数我们称为不可重入函数。
可重入函数是并发编程中必须要考虑的问题,否则代码就会有隐患,更糟糕的是这些隐患往往只能在特定场景下才能复现。
前言:在多线程的初步学习中,有两个概念时常被一起提到,是否可重入与线程是否安全,由于这两者有一定的关联性,就有部分的同学将其混为一谈。
定义:内联函数是指用inline关键字修饰的函数。在类内定义的函数被默认成内联函数。
可重入函数指一个可同时被多个任务调用的过程,当一个函数满足下列条件时多为不可重入函数
虽然两个人都在北京,但是距离不算近,一个在望京,一个在中关村,算是北京几大IT聚集圈之二了。
大家都写过C语言中的函数,但有没有想过,你编写的函数在同一个时刻是否允许被多个调用者调用呢?是不是不管谁来调用,有多少个调用者同时调用,都能给出一致的表现,返回一致的结果?
与每类I/O设备相关的进程都有一个靠近内存底部的地址,称作中断向量。它包括中断服务程序的入口地址。
在早期的编程中,不可重入性对程序员并不构成威胁;函数不会有并发访问,也没有中断。在很多较老的 C 语言实现中,函数被认为是在单线程进程的环境中运行。
在写文章之前,分享一下今晚看伟东山老师的直播收获心得。我自身是一个小菜鸟,第一次听QEMU模拟器软件,不过听完老师的介绍感觉这功能好强大,感觉都不用买硬件了来做实验的(不过还是建议买开发板来做实验,比较有感觉,因为它还是不能模拟出特别先进的芯片,以及无法模拟出类似于GPU等复杂的硬件,而且搞底层软件开发的,还是要有开发板来支持的;当然,当你手头不是宽裕的时候,这个时候QEMU还是可以派上一定的作用了,至少可以测试一般的外设功能的,还是很强大的,我自己也在摸索使用),这里有兴趣的小伙伴可以看这个教程--------http://wiki.100ask.org/100ask_imx6ul_qemu。同时也非常期待伟老师后期录制的新教学视频。
本文翻译自文章 Writing reentrant and threadsafe code,由于译者水平有限,本文不免存在遗漏或错误之处。如有疑问,请查阅原文。
单线程的进程中仅有一个控制流。这种进程执行的代码无需可重入或线程安全。在多线程的程序中,同一函数或资源可能被多个控制流并发访问。为保护资源完整性,多线程程序编码必须可重入且线程安全。
线程的大部分资源是共享的,包括定义的全局变量等等,全局变量是能够让全部线程共享的。大部分资源共享带来的优点是通信方便,缺点是缺乏访问控制,同时如果因为一个线程的操作问题,给其它线程造成了不可控,或者引起崩溃异常,逻辑不正确等现象,就会造成线程安全问题!所有需要进行后续的访问控制:同步与互斥!
load :将共享变量ticket从内存加载到寄存器中 update : 更新寄存器里面的值,执行-1操作 store :将新值,从寄存器写回共享变量ticket的内存地址
程序在引入信号机制后会变的非常多元化,程序在某些情况下难以理解并且会出现一些非常奇特的问题,但这些问题经过总结无非是因为使用了不可重入函数、信号引起的时序竞态、信号处理函数与主程序的异步io过程中出现的问题。要避免这些问题,我们要先来复现和分析这些情况是如何出现的,才能针对性的去解决这些问题。
大部分情况,线程使用的数据都是局部变量,变量的地址空间在线程栈空间内,这种情况,变量归属单个线程,其他线程无法获得这种变量。但有时候,很多变量都需要在线程间共享,这样的变量称为共享变量,可以通过数据的共享,完成线程之间的交互。多个线程并发的操作共享变量,会带来一些问题。
在并发编程的领域中,有两个核心问题,一个是互斥,即同一时刻只有一个线程访问共享资,一个是同步,即线程之间如何通讯,协作,这两大问题,管程都能够实现,在java jdk并发包通过Lock和Condition两个接口实现管程,其中lock实现互斥,condition用于解决同步问题
这里是以微妙做单位进行休眠的。 假设有1000张火车票,一共四个接口在抢,最后我们要看到什么现象呢? 因为多个线程进行交叉执行。 多个线程交叉执行本质:就是让调度器尽可能的频繁发生线程调度与切换。 线程一般在什么时候发生切换?当时间片到了,来了更高优先级的线程,线程等待的时候。 那么线程是什么时候检测上面的问题?是从内核态切换到用户态的时候,线程要对调度状态进行检测,如果可以,就直接发生线程切换。
在整个文档中,术语“可重入”和“线程安全”用于标记类和函数,以指示它们如何在多线程应用程序中使用:
进程信号(上)一文中已经介绍了进程信号的概念性内容,本文我们介绍信号如何保存,以及信号捕捉的具体过程(画图理解)。同时还有核心转储、可重入函数、关键字volatile以及SIGHLD信号等补充内容。
在整个文档中,术语:「可重入和线程安全」用于标记类和函数,以表示它们如何在多线程应用程序中使用:
个人觉得,软件工程就是用工程化的思想去写代码,使得代码更加高效,这个高效不是指性能好,而是指提高开发效率,降低开发团队的成本。以前的编程的重心往往在算法的复杂度,较少考虑代码结构、通用性、可复用性、可读性等,其实,如果想写出高质量的代码,软件工程思想必不可少。
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Linux互斥与同步 零、前言 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 2、互斥量mutex介绍 3、互斥量的使用 4、互斥量原理 二、可重入/线程安全 1、基本概念 2、线程安全 3、重入函数 4、联系与区别 三、常见锁概念 四、Linux线程同步 1、基本概念 2、条件变量的使用 3、条件变量等待 4、条件变量使用规范 五、POSIX信号量 1、信号量概念及介绍 2、信号量的使用 零、前言 本章主要讲解学习Linux中对多线程的执行中的同步与互斥 一、Linux线程互斥 1、基本概念及引入 互
我们说过:信号可能不会被立即处理,而是在合适的时候进行处理。那么这个合适的时候到底是什么时候?!
如果线程1,申请锁成功,进入临界区,正在访问临界资源。此时其它进程真正阻塞等待。那么问题来了,这时该线程是否可以被切换?答案是肯定的,可以被切换。 当持有锁的线程被切换走时,它是抱着锁一起被切走的。即使该线程被切换掉,其它线程此时也无法申请锁,只能等待该线程将锁释放掉。 因此,对于其它线程而言,有意义的锁的状态只有两种:1.锁被申请前、2.锁被释放后。 在其它线程眼中,当前线程持有锁的过程就是原子的(要么持有,要么不持有)。
进程在多数早期多任务操作系统中是执行工作的基本单元。进程是包含程序指令和相关资源的集合,每个进程和其他进程一起参与调度,竞争 CPU 、内存等系统资源。每次进程切换,都存在进程资源的保存和恢复动作,这称为上下文切换。进程的引入可以解决多用户支持的问题,但是多进程系统也在如下方面产生了新的问题:进程频繁切换引起的额外开销可能会严重影响系统性能。
栈:是一种可以实现“先进后出”的存储结构。操作仅限于栈的顶部。常应用于实现递归功能方面的场景
extern那些事 extern "C" 是放在.cpp文件中,而不是放在.c中,不然会有编译错误。放在.c的情况都是加上了#ifdef __cplusplus#endif即用来识别当前文件用C++进行编译,所以才不会报错。 static那些事 静态成员变量未赋值的存放在bss段,赋值过就放在data段. 类的静态数据成员如成员函数或者成员变量,不依赖于类对象本身,即类中的静态数据成员由对象共享。因此静态变量不能使用构造函数初始化;静态函数仅能访问静态数据或静态成员函数。 静态类对象和静态对象(变量)一样,
SIGINT的默认处理动作是终止进程,SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且Core Dump,现在我们来验证一下。
第一部分:事务 1.事务的简介: 1.1 在一组操作中(比如增加操作,修改操作),只有增加和修改操作都成功之后,这两个操作才能真正的成功. ,如果这两个操作中,有一个失败了,这两个操作都失败了.
1 多任务机制 其实在单一CPU 的情况下,是不存在真正的多任务机制的,存在的只有不同的任务轮流使用CPU,所以本质上还是单任务的。但由于CPU执行速度非常快,加上任务切换十分频繁并且切换的很快,所以我们感觉好像有很多任务同时在运行一样。这就是所谓的多任务机制。 实时系统的特征是延时可预测,能够在一个规定的时间内(通常是 ms 级别的)对某些信号做出反应。 2 任务的状态 任务有下面的特性:任务并不是随时都可以运行的,而一个已经运行的任务并不能保证一直占有 CPU 直到运行完。一般有就绪态,运行态,挂起态等
上节我们了解到了预备(信号是什么,信号的基础知识)再到信号的产生(四种方式)。今天我们了解信号的保存。信号产生,进程不一定立马就去处理,而是等合适的时间去处理,那么在这段时间内,进程就需要保存信号,到了合适时间再去执行!
通常需要英勇的努力和昂贵的工具才能观察到的崩溃,死机或其他计划外的运行行为追溯到根本原因。在最坏的情况下,根本原因会破坏代码或数据,使系统看起来仍然可以正常工作或至少在一段时间内仍能正常工作。
Qt提供QThread类以进行多任务处理。与多任务处理一样,Qt提供的线程可以做到单个线程做不到的事情。例如,网络应用程序中,可以使用线程处理多种连接器。
在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t 在使用前, 要对它进行初始化:
一、思考:线程安全产生的原因是什么? 二、final,volatile关键字的作用? 三、1.5之前的javaDCL有什么缺陷? 四、如何编写线程安全的程序? 五、ThreadLocal使用的注意事项有哪些?
注:阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作
等到线程1再度被唤醒时,它需要完成之前未完成的动作,它会将未来的及写回的数据再次写回,此时内存中的票数又变成了999
pthread_create创建一个线程,产生一个线程ID存放在第一个参数之中,该线程ID与内核中的LWP并不是一回事。pthread_create函数第一个参数指向一块虚拟内存单元,该内存单元的地址就是新创建线程ID,这个ID是线程库的范畴,而内核中LWP是进程调度的范畴,轻量级进程是OS调度的最小单位,需要一个数值来表示该唯一线程。
初学者在使用 多线程 并发执行任务时一定会遇到 并发访问的问题,最直观的感受就是每次运行得出的结果值大概率不一致,这种执行结果不一致的现象是非常致命,因为它具有随机性,即结果可能是对的,也可能是错的,无法可靠的完成任务,类似物理学神兽 薛定谔的猫
分析:在我们看来,虽然使用字符数组和字符指针差不多,printf都可以打印出字符串出来,但是编译器对他们的处理完全不同。 对于字符指针,编译器看到后,会把里边保存的值取出来,然后在去这个地址值处,将字符串取出来(进行一次寻址);对于字符数组,编译器直接到数组首地址处打印字符串。 在这里b.c定义的是字符指针,也就是说p的地址不是“helloworld”的地址,p中保存的才是“helloworld”的地址。但是到了a.c里面,却声明成了数组,所以编译的代码就不会进行寻址了,直接把p的地址当成了“helloworld”的地址打印出来。
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