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创建多个线程、数据共享问题分析、案例代码

创建和等待多个线程

创建多个线程是一个常见的操作，但如果不正确管理，可能会导致逻辑错误或性能问题。在C++中，可以通过std::thread来创建线程，并使用join方法等待所有线程结束。

【引例】

#include 
   
      #include 
    
       #include 
     
        using namespace std;void myprint(int val) {      cout << "myprint线程开始执行了，编号为： " << val << endl;      // ...      cout << "myprint线程执行完毕了，编号为： " << val << endl;      return;  }int main() {      vector
      
        my_threads;      for (int i = 0; i < 10; ++i) {          my_threads.push_back(thread(myprint, i));      }      for (auto iter = my_threads.begin(); iter != my_threads.end(); ++iter) {          iter->join();      }      cout << "主线程结束" << endl;      return 0;  }
      
     
    
   

要点：

• 多个线程执行顺序是随机的，与操作系统的线程调度机制有关。
• 使用join方法等待所有子线程结束，避免主线程等待时间过长。
• 将线程对象存储在容器中，方便管理和操作。

数据共享问题分析

在多线程环境中，数据共享可能导致竞态条件或其他并发问题。以下是常见情况的分析：

只读的数据

只读数据是安全的，因为所有线程都只能读取，不会修改数据。直接使用即可。

【示例】

#include 
   
      #include 
    
       #include 
     
        using namespace std;vector
      
        vec{1, 2, 3};  void myprint(int val) {      cout << "线程id为：" << this_thread::get_id() << "\tvec的值\t" << vec[0] << "\t" << vec[1] << "\t" << vec[2] << endl;  }int main() {      vector
       
         my_threads;      for (int i = 0; i < 10; ++i) {          my_threads.push_back(thread(myprint, i));      }      for (auto iter = my_threads.begin(); iter != my_threads.end(); ++iter) {          iter->join();      }      cout << "主线程结束" << endl;      return 0;  }
       
      
     
    
   

要点：

• 只读数据不需要额外处理，直接访问即可。

有读有写

当有线程同时进行读和写操作时，必须采取措施防止竞态条件。最简单的方法是确保读操作和写操作互斥。

【示例】

// 示例不提供完整代码，但核心思想是：  // - 在写操作时，阻止其他线程读取  // - 在读操作时，确保数据已写好

要点：

• 读和写操作必须互斥，否则程序会崩溃。
• 使用互斥量（如mutex）是解决这种情况的常用方法。

共享数据的保护案例代码

场景： 网络游戏服务器，两个线程分别处理玩家命令。

#include 
   
      #include 
    
       #include 
     
        #include 
      
         using namespace std;class A {  public:      void inMsgRecvQueue() {          for (int i = 1; i < 10000; ++i) {              cout << "inMsgRecvQueue执行了，插入一个元素 " << i << endl;              msgRecvQueue.push_back(i);          }      }      void outMsgRecvQueue() {          for (int i = 1; i < 10000; ++i) {              if (!msgRecvQueue.empty()) {                  int command = msgRecvQueue.front();                  msgRecvQueue.pop_front();                  // 根据command执行具体操作              } else {                  cout << "outMsgRecvQueue执行了，但是当前消息队列为空 " << i << endl;              }          }          cout << "outMsgRecvQueue()执行完毕" << endl;      }  private:      list
       
         msgRecvQueue;  };  int main() {      A obja;      thread outMsgThread(&A::outMsgRecvQueue, &obja);      thread inMsgThread(&A::inMsgRecvQueue, &obja);      inMsgThread.join();      outMsgThread.join();      cout << "主线程结束" << endl;      return 0;  }
       
      
     
    
   

问题：

• 两个线程同时操作消息队列，会导致数据竞争。
• 如果没有互斥措施，程序可能崩溃。

解决方法：

• 使用互斥量包围关键操作，确保只允许一个线程执行读或写操作。
• 例如，给读操作加上互斥锁，防止同时写入和读取。

通过以上内容，可以看出多线程开发中数据共享问题的关键在于正确管理共享资源，避免竞态条件，并在需要时使用互斥机制确保线程安全。

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