线程安全与线程同步 (小白入门指南)

1. 什么是线程安全？

想象一下，你和朋友同时在一个银行账户中取钱，如果不加控制，可能会取超额。这就是线程不安全的典型场景。线程安全就是确保即使在多线程环境下，共享数据（如银行余额）也能保持一致。实现线程安全通常需要借助同步机制。

2. 为什么需要线程同步？

因为多个线程执行顺序不确定，如果它们同时读写同一份数据，就会发生竞态条件。例如，两个线程同时给一个变量加1，最终结果可能只加了1次。所以必须引入线程同步来保证同一时刻只有一个线程能访问临界区。

3. 常见的线程同步机制

下面介绍几种常用的同步工具：

• 互斥锁（Mutex）：最基础的同步原语，用于保护临界区，保证同一时间只有一个线程持有锁。
• 条件变量（Condition Variable）：通常与互斥锁配合使用，允许线程等待某个条件成立，避免忙等待。
• 读写锁：区分读和写操作，提高并发性。
• 信号量：控制同时访问资源的线程数量。

其中，互斥锁和条件变量是最基础也最重要的同步机制，几乎所有的并发库都支持它们。

4. 代码示例（伪代码）

    // 使用互斥锁保护共享变量lock(mutex);shared_counter++;unlock(mutex);// 使用条件变量等待队列非空lock(mutex);while(queue.empty()) {    wait(cond, mutex); // 自动释放锁并等待}item = queue.pop();unlock(mutex);  

上面的代码展示了互斥锁如何保证计数器自增的原子性，以及条件变量如何让线程在队列为空时挂起，避免轮询。

5. 总结

线程安全是目标，线程同步是手段。理解并正确使用互斥锁、条件变量等同步工具，是编写高质量多线程程序的关键。希望这篇教程能帮你打下坚实的基础。

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