Concurrency: An Introduction

我们这里引入了thread（线程）的概念，与前面所说process（进程）的区别如下：

1. 线程之间进行上下文切换地址空间保持不变。
2. 每个线程都将有一个stack。

1. Why Use Threads?

在深入了解thread之前，首先需要知道为什么要使用thread。至少有如下两个原因：

1. parallelism
2. to avoid blocking program progress due to slow I/O

上述两个原因你也可以使用多进程，但是线程共享一个地址空间，因此很容易共享数据，因此在构造这些类型的程序时多线程是很好的一个选择。对于在内存中几乎不需要共享数据结构的逻辑上独立的任务而言，多进程是一个更合理的选择。

2. An Example: Thread Creation

下图线程运行顺序不是唯一顺序。

下图所示一种情况，当线程被创造出来后就直接运行。

线程创造后如何运行取决于scheduler，它要是喜欢，“B”也可以在"A"前面打印出来。如下所示：

不过，引入了并发使得计算机变得更糟糕！

3. Why It Gets Worse: Shared Data

接下来谈谈线程在访问共享数据时如何交互。

看一下上面的代码，最终counter的结果应该为2e7。期望的汇编结果如下：

但是，即使在单个处理器的机器上运行此代码都无法得到期望的结果：


为什么不能得到期望的结果呢？

4. The Heart Of The Problem: Uncontrolled Scheduling

为了理解为什么上述情况发生，我们就必须理解汇编器如何对counter进行更新。
假设counter地址为0x8049a1c，对其更新的汇编代码如下所示：

mov 0x8049a1c, %eax
add $0x1, %eax
mov %eax, 0x8049a1c

假设eax当前的值为50，线程1执行上述三条语句，当执行完前两条语句后，进程转换发生了，系统准备运行线程2。这时，线程1中的eax的值为51被保存起来，线程2开始运行上述三条语句，但是此时eax的值还是50，线程2执行完三条语句后eax的值为51。然后转换到线程1进行执行，但是此时对于线程1来说，它取出被保存的eax值，然后执行最后一条语句。简而言之就是：eax的值应该加2，但是最终的eax的值只加了1。这样，就产生了上述非理想情况。

下图所示可以更好地理解：

5. The Wish For Atomicity

解决上述问题的方法就是使用更强大的指令，只需一部即可完全完成我们需要做的一切，从而消除了不及时中断的可能性。