關(guān)于多線程,我給出13點(diǎn)建議
平時(shí)開發(fā)過(guò)程中大家可能都接觸過(guò)多線程開發(fā),其實(shí)多線程還是有很多門道的,這里貼出我的一點(diǎn)點(diǎn)看法,拋磚引玉一波。
1 使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的并行算法:C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中有大量算法,在C 17后,有60多個(gè)算法支持并行執(zhí)行,可設(shè)置ExecutionPolicy策略。盡量使用這些并行算法,沒(méi)必要自己寫個(gè)多線程相關(guān)算法。
2 可更多使用C 11的std::thread,而不是pthread,推薦std::thread沒(méi)啥別的性能方面的原因,只是因?yàn)槭褂闷饋?lái)很方便。
● std::thread配合lambda表達(dá)式創(chuàng)建個(gè)線程運(yùn)行,很方便!
● thread對(duì)象直接join或者detach,很方便!
●使用thread再配合mutex的std::unique_lock和std::lock_guard使用,很方便!
● 使用thread再配合條件變量使用,很方便!
● 使用std::this_thread::sleep_for(xxx)休眠某段時(shí)間,很方便!
3 在使用std::thread時(shí),確保在生命周期結(jié)束前,std::thread對(duì)象不是可結(jié)合的,即確保對(duì)象調(diào)用了join()或者detach()。否者程序會(huì)crash,為什么會(huì)這樣?源碼之下,了無(wú)秘密,這是std::thread的析構(gòu)函數(shù),一看便知:
~thread(){ if (joinable()) std::terminate();}
C 20的std::jthread就解決了這個(gè)問(wèn)題,jthread在析構(gòu)函數(shù)中會(huì)自動(dòng)join()。其實(shí)不使用C 20,我們也可以自己封裝一個(gè)std::thread的wrapper,來(lái)解決這種問(wèn)題。4 使用sleep(xxx)永遠(yuǎn)解決不了任何時(shí)序相關(guān)的bug,一定要使用條件變量來(lái)保證時(shí)序。
5 不要迷信多線程,我們要明確知道,為什么要使用多線程,是為了更高的性能?還是為了不阻塞當(dāng)前線程?還是有其他考慮?想清楚利弊,最好能綜合做出評(píng)估后再?zèng)Q定。
6 最好的同步就是沒(méi)有同步:盡可能使用更合理的方式設(shè)計(jì)線程,讓所有的線程在使用共享數(shù)據(jù)時(shí)只讀不寫,或者只寫入其他線程不會(huì)讀取的部分,或者確保數(shù)據(jù)的所有權(quán)是單線程模式,同一時(shí)刻只會(huì)有一個(gè)線程在訪問(wèn)這塊數(shù)據(jù),那么多線程編碼就會(huì)簡(jiǎn)單很多,不會(huì)有任何數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng),也不會(huì)出現(xiàn)死鎖等問(wèn)題。
7 先考慮原子類型再考慮鎖:通過(guò)原子類型或原子操作更方便編寫沒(méi)有數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和死鎖的代碼,因?yàn)樗麄兡茏詣?dòng)處理同步問(wèn)題。如果不能使用原子類型或原子操作,那再考慮使用互斥鎖來(lái)保護(hù)臨界區(qū)。(看到過(guò)有大佬不推薦原子操作的,但是沒(méi)說(shuō)為啥,這是有什么顧慮嗎?大家可以留言聊一聊。)
8 先確保解決了同步問(wèn)題,再考慮優(yōu)化:典型的就是普通互斥鎖和讀寫鎖的問(wèn)題,很多人上來(lái)就使用讀寫鎖,追求更高的性能,除非讀操作比寫操作頻繁的多,否則讀寫鎖并不會(huì)提高多少性能,我看見過(guò)很多使用讀寫鎖導(dǎo)致出現(xiàn)同步問(wèn)題的案例。所以,開始寫代碼時(shí)還是消停的使用普通鎖吧,真正需要優(yōu)化時(shí)再考慮使用其他手段。
9 使用RAII鎖對(duì)象:使用lock_guard、unique_lock、shared_lock或scoped_lock等RAII類來(lái)管理鎖,這樣可以確保一定會(huì)釋放鎖。降低出現(xiàn)死鎖的風(fēng)險(xiǎn),但我們也要了解,如果真的出現(xiàn)了死鎖,我們要如何定位?再出個(gè)思考題:我們都知道加鎖的順序不一致可能會(huì)導(dǎo)致死鎖,如果釋放鎖的順序不一致會(huì)導(dǎo)致死鎖嗎?
10 盡快釋放鎖:當(dāng)需要通過(guò)鎖保護(hù)共享數(shù)據(jù)時(shí),務(wù)必盡快釋放鎖,盡可能縮小鎖控制的粒度,明確哪些數(shù)據(jù)需要加鎖,哪些根本就不需要,不要無(wú)腦加鎖。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)線程持有一個(gè)鎖時(shí),會(huì)使得其他線程阻塞等待這個(gè)鎖,這可能會(huì)降低程序的性能。
11 使用線程池:動(dòng)態(tài)頻繁的創(chuàng)建和銷毀大量的線程會(huì)導(dǎo)致性能下降。這種情況下,最好使用線程池來(lái)重用已有的線程,我之前寫過(guò)如何擼一個(gè)線程池的文章,大家可以去看看。
12 如果真的需要共享數(shù)據(jù),盡量使用通信方式,而非共享內(nèi)存方式??墒褂藐?duì)列,通信隊(duì)列如果需要可考慮使用阻塞隊(duì)列,而不是while(!queue.empty()) { xxx }。
13 做好日志記錄:使用多線程程序很容易出現(xiàn)各種問(wèn)題,而且問(wèn)題還不穩(wěn)定復(fù)現(xiàn),復(fù)現(xiàn)的時(shí)機(jī)多數(shù)時(shí)候還不一樣,一定要做好日志記錄,確保出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)有據(jù)可查,可快速分析出問(wèn)題所在。