多线程和多进程中避免锁机制注意的几点
通常在涉及到多线程和多进程操作共享数据时候，不可避免的会涉及到公共数据的互斥访问，可能会用到互斥锁，事件，信号量等，然而在使用这些锁机制的同时肯定会降低系统的并发性，同时如果使用不当可能还会造成一些死锁等很让人反感的问题。
其实大部分时候可以通过一些细节的设计来避免锁机制，共享数据的互斥访问总的来说可以分为以下两种：
1、同时修改
先来个例子说明下同时修改数据造成数据不一致的问题：
假设有A,B两个进程对共享内存中的变量m = 10进行自加运算，当A进程将变量m = 10从内存读入cpu的寄存器后，这时B进程也将m = 10读入寄存器，
那么A进程加运算得到11，B进程也读入10得到11，最终A和B进程将11从寄存器写回内存，那么m=11，本来做了两次自增，却只加了1，肯定不是我们要的结果。
通常直接的解决办法是使用互斥锁，自然可以避免这种情况。
如果要避免使用锁机制， 可以考虑这么做：
在设计的时候就需要对系统各个模块的功能做比较明确的划分，每一个模块只负责修改自己的数据，通过发送消息通知其他模块修改数据。
比如从业务逻辑上A进程只负责共享数据段1的修改，B进程只负责共享数据段2的修改，那么当B进程需要修改数据段1的数据时候，发送消息给A进程，让A进程去修改，同样
A进程对数据段2的修改也通过B去修改。
总之就是要从业务逻辑上将各个进程的功能分开，那每个进程修改自己的共享段数据，那么就不需要担心同时修改造成的数据不一致问题了。在这里设为共享是为了方便访问对方的数据，下面会讲写入和读取时候怎么保证。
2、一边写入一边读取
如果操作不当，这个情况下，通常会出现读取的那一方读取的数据不完整。
我们知道CPU每次从内存读取或者写入的数据跟CPU的引脚数有关，如果是32位的计算机，也就是CPU引脚有32个，一次能读取或者写入32位数据，那么下面的程序是不会存在数据不完整的问题：
公共数据：
int m = 0;
进程A：
while(true)
{
m++;
}
进程B：
if(m%10 == 0)
{
...
}
因为，一个int类型的数据占4字节，也就是32位，那么在32引脚的cpu上，从寄存器通过总线设备写回内存时候肯定是一次写回来，也就是B进程访问变量m时候，m不会出现不完整的情况。
这个写入的过程有点类似原子操作(当然，A进程从读取m到写回内存，肯定不是原子操作)，只是在这个过程中，数据是处于一个完整状态。
再说说一个数据不完整，会被撕裂的例子，在32位的计算机上:
公共数据：
INT64 m = 0x00000000bbbbbbbb;
进程A:
while(true)
{
m = m & 0xaaaaaaaaffffffff;
}
进程B：
if(m%10 == 0)
{
...
}
与上个程序唯一不同的是m的类型64位的，也就是说在32位引脚cpu上，A进程将改变m的值后，从寄存器写回内存，至少需要写入两次，假设第一次写入高32位，oxaaaaaaaa,第二次写入减1后的低32位，0xbbbbbbbc，那么如果A进程刚写完高位数据回内存，时间片切换到B进程，B在读取的时候可能就会读取到一半的数据的情况，可能还是之前的值0xaaaaaaaabbbbbbbb，这样数据就会被撕裂，访问的数据不完整。
如果是在64位的计算机上(当然操作系统也要64位啊，不然32位的系统可能还是分两次写入)，就不会存在这种情况。
那么如何避免这种情况呢：
使用dirty机制：具体的做法就是使用一个变量来判断我们需要访问的数据的状态，还是上面的例子，代码如下：
公共数据：
class Data
{
public:
int a;
int b;
};
Data data;
int dirty = 0;
进程A:
while(true)
{
if(dirty == 0)
{
data.a = 100;
data.b = 200;
dirty = 1;
}
}
进程B：
/* 检测数据是否被改变过 */
while(true)
{
if(dirty == 1)
{
int a = data.a;
int b = data.b;
dirty = 0;
....
}
}
上面已经说过，对dirty的访问，不存在不完整的情况，因此大部分时候可以通过对dirty机制，来解决数据一边读一边写带来的不完整性。
当然上面这个程序在效率方面和使用锁机制基本差不多，因为A进程和B进程都需要依赖对方去做操作，那么当条件不满足的时候，在自己的时间片内都不会改或者读数据。
其实，如果A进程不频繁修改数据，那么B进程通过dirty机制判断，效率肯定是比使用锁机制高的。
因此，在多线程或者多进程的程序中，设计的时候如果能够避免锁机制，可以尽量避免使用锁机制，可以降低系统的复杂性，避免锁机制带来的死锁等问题，而且大部分时候还可以提高系统的并发性。
第一次写blog，希望以后能把自己做开发过程中的一些东西多总结，如果有什么不对的地方，欢迎指出。
