线程和并行编程之可重入和线程安全(五)

可重入和线程安全概述

查看Qt的帮助文档,经常看到函数标识“可重入”和“线程安全”,这些说明了在多线程程序中是如何使用的:

  1. 线程安全:函数可以被多个线程同时调用,甚至是调用方使用共享数据。因为所有对共享数据的引用是序列化的。
  2. 可重入:函数可以被多个线程同时调用,但是调用方需要使用独自的数据。

简述:线程安全的函数是可重入的,但是可重入的函数不一定是线程安全的。引申来说:

  1. 线程安全的类:它的成员函数可被多线程安全调用,即使多个线程使用的是同一个类的实例。
  2. 可重入的类:它的成员函数可被多线程安全调用,但每个线程使用类的不同实例。

可重入

任何线程可以调用一个可重入的类实例的成员函数,只要同一时刻其他的线程不会调用相同实例的成员函数。可重入类如下所示:

  class Counter
  {
  public:
      Counter() { n = 0; }

      void increment() { ++n; }
      void decrement() { --n; }
      int value() const { return n; }

  private:
      int n;
  };

该类不是线程安全的,如果多个线程同时尝试修改变量n,原因就在于++/–不是原子操作。通过查看汇编,对应3条指令:

  1. 加载变量值到寄存器(mov)
  2. 增加/减少寄存器的值(add)
  3. 将寄存器的值返回到内存中(mov)

线程和并行编程之可重入和线程安全(五)_第1张图片

线程安全

一种使类变成线程安全的简单方式:对数据成员的访问使用QMutex。

  class Counter
  {
  public:
      Counter() { n = 0; }

      void increment() { QMutexLocker locker(&mutex); ++n; }
      void decrement() { QMutexLocker locker(&mutex); --n; }
      int value() const { QMutexLocker locker(&mutex); return n; }

  private:
      mutable QMutex mutex;
      int n;
  };

QMutexLocker的用法前一章已讲解。

Qt中的类

许多Qt的类都是可重入的,但不是线程安全的。因为频繁的对互斥量加锁解锁会带来一定的性能损耗。例如,QString是可重入但不是线程安全。多线程可同时的访问QString类的不同实例,但不能同时访问QString类的相同实例(除非加锁)

一些Qt类和函数是线程安全的,这些主要是线程相关的类。如QMutex、QCoreApplication::postEvent().

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