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线程同步是什么意思?搞懂多线程协作的关键

你有没有遇到过这种情况:两个程序同时修改同一个文件,结果保存后内容乱了套,一部分数据丢了,另一部分变成了乱码?这其实就跟“线程同步”有关。

线程同步到底是什么意思?

在计算机里,一个程序可以拆成多个“线程”并行运行。比如你在用浏览器下载文件的同时还在滚动网页、播放视频,这些操作背后可能就是不同的线程在干活。听起来效率很高,但问题来了——如果多个线程都要改同一块数据,谁先谁后?不加控制的话,就会像两个人同时往记事本上写东西,最后谁也看不懂。

线程同步,说白了就是给这些“抢着干活”的线程定规矩:谁该等一等,谁可以先进来。确保数据不会被撕扯得七零八落。

举个生活化的例子

想象你和室友共用一个冰箱。你想往里面放剩菜,他正准备拿牛奶。如果你们同时开门、伸手,可能会撞到手,甚至把东西碰掉。更好的做法是:一个人先开门操作,另一个等一等。操作完再通知对方。这个“等一等”的机制,就类似于线程同步中的“锁”。

常见的同步方式

编程中常用的同步手段有“互斥锁”(Mutex)和“信号量”(Semaphore)。比如在 C++ 中,可以用 mutex 来保护共享资源:

#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex mtx;
int shared_data = 0;

void worker() {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        mtx.lock();  // 加锁
        ++shared_data;  // 安全修改
        mtx.unlock(); // 解锁
    }
}

上面这段代码里,每次只有一个线程能进入 lock 和 unlock 之间那段逻辑,其他线程只能排队。虽然慢了一点,但数据稳了。

不同步会出什么问题?

最常见的就是“竞态条件”(Race Condition)。比如两个线程同时对一个变量加 1,理想结果是 +2,但因为读取、计算、写入不是原子操作,最终可能只加了 1。这种 bug 很难复现,排查起来特别头疼,往往出现在高并发的网络服务中,导致用户数据错乱或者系统崩溃。

在网络排错过程中,如果你发现服务器偶尔返回异常数据,日志时间戳混乱,或者数据库记录莫名其妙丢失,不妨查查是不是多线程没做好同步。

别滥用同步

也不是所有地方都要加锁。过度使用同步会让程序变慢,甚至引发“死锁”——两个线程互相等着对方释放资源,结果谁都动不了,就像两辆车在窄桥上对峙,谁也不让,最后全卡住。

合理的方式是:只在访问共享资源时才同步,尽量缩小加锁范围,优先使用语言或框架提供的安全工具类。