线程安全的设计技巧线程安全的设计技巧

同步工具的使用固然能保障我们代码线程安全，但是频繁地使用也会对应用程序的性能造成负面影响。因此，在安全与性能之间权衡是一门经验学问。下面提供了一些应用程序使用同步工具时的技巧。
来源：Threading Programming Guide__Tips for Thread-Safe Designs

1、最好能避免使用同步工具同步工具确实会影响任何应用程序的性能，如果在设计上使得某个资源会被高度竞争，那么线程等待的时间可能会更长。
在实现并发时，比较优雅的使用方式是减少这些并发任务之间的交互和依赖。如果每个任务都在任务本身的私有数据集上运行，则不需要锁等同步工具去保护这些数据。如果必须要多任务共享单个数据集，可以考虑单独为每个任务拷贝一份副本，当然，使用时得权衡数据拷贝成本和同步工具成本的权衡问题。
2、理解同步工具的局限性同步工具只有应用程序中所有线程保持统一使用时才体现其效果。举个例子，如果创建了一个互斥锁用于限制对特定资源的访问，那么在操纵资源之前，所有的线程必须获得相同的互斥锁。如果不这样做，会破坏互斥锁所提供的保护。
3、注重代码的逻辑使用锁和内存屏障时，应该始终考虑它们在代码中的位置。
相关使程序线程安全的示例，可参考：Thread Safety Summary
4、提防死锁和活锁（deadlocks， livelocks）当线程试图同时获取多个被锁的资源时，就会可能引发死锁。当线程A持有加锁资源a，线程B持有加锁资源b，而它们在释放锁之前都企图获取对方线程上的资源，此时线程A等待线程B释放资源b，线程B等待线程A释放资源a，因此两者会一直在等待（阻塞）。

产生死锁需要符合的必要条件：
1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。

活锁指的是任务或者执行者没有被阻塞，由于某些条件没有满足，导致一直重复尝试，失败，尝试，失败。活锁和死锁的区别在于，处于活锁的实体是在不断的改变状态，所谓的“活”，而处于死锁的实体表现为等待；活锁有可能自行解开，死锁则不能。

百度百科有一段比较粗俗的描述~：
死锁：迎面开来的汽车A和汽车B过马路，汽车A得到了半条路的资源（满足死锁发生条件1：资源访问是排他性的，我占了路你就不能上来，除非你爬我头上去），汽车B占了汽车A的另外半条路的资源，A想过去必须请求另一半被B占用的道路（死锁发生条件2：必须整条车身的空间才能开过去，我已经占了一半，尼玛另一半的路被B占用了），B若想过去也必须等待A让路，A是辆兰博基尼，B是开奇瑞QQ的屌丝，A素质比较低开窗对B狂骂：快给老子让开，B很生气，你妈逼的，老子就不让（死锁发生条件3：在未使用完资源前，不能被其他线程剥夺），于是两者相互僵持一个都走不了（死锁发生条件4：环路等待条件），而且导致整条道上的后续车辆也走不了。
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活锁：马路中间有条小桥，只能容纳一辆车经过，桥两头开来两辆车A和B，A比较礼貌，示意B先过，B也比较礼貌，示意A先过，结果两人一直谦让谁也过不去。

5、正确地使用Volatile变量若当前已使用互斥锁保护代码，无须再设置volatile关键字去保护需要保护的变量。因互斥锁中已经包含一个内存屏障，数据的加载和存储操作的顺序得到了保障。如果再使用volatile修饰锁中变量，会强制每次访问都从内存中加载，带来一定的性能损耗，因此可省略volaitle关键字。
同时，对比volatile而言，互斥锁和其他的一些同步机制是保护数据结构完整性的更好的方法，因为volatil关键字仅保障不从寄存器只从内存中加载变量，却不能保障代码是否能正确地访问变量。
【线程安全的设计技巧】参考资料：
1、stackoverflow
2、死锁
3、活锁
4、ios多线程死锁解析
5、维基百科