C++对象多线程生命周期管理
本文参考自陈硕《LinuxC++多线程服务端编程 使用muduo C++网络库》
C++中实现线程安全的一个类是很困难的，在某种意义上甚至是不可能的。
[JCP]中线程安全的定义
- 多个线程同时访问，表现出正确的行为
- 无论操作系统如何调度线程，无论线程执行顺序如何交织，表现出正确的行为
- 调用端代码无需任何额外的同步或协调操作
根据这个定义，C++ STL中的类基本都是线程不安全的。
对象的线程安全大致可以分为三部分：
- 安全的创建
- 安全的调用
- 安全的销毁。
安全的创建
对象构造要做到线程安全很简单，唯一要求是构造时不要泄露this指针，即：
- 不要在构造中注册任何回调。
- 不要在构造中把this传给其他线程的对象。
- 即便在构造函数的最后一行也不行。
构造函数执行期间对象没有完成初始化，this指针被泄露给其他对象可能会导致问题。
第三条要求意思是该类可能是一个基类，基类执行完成后可能还需要执行子类的构造，对象仍在构造中。
安全的调用
这个比较简单，使用mutex加锁即可。注意避免死锁。
死锁的常见情况
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线程1和2均需要获取AB两个锁，但是线程1获取了A，线程2获取了B，于是死锁。
例如：一个类内部使用mutex保护数据来实现线程安全调用。同时读写这个类的两个对象就有可能死锁，比如线程1 a=b，线程2 b=a，这样就可能造成死锁。
解决方法：尝试加锁，失败后全部释放然后再次尝试。或者加锁时按照某个固定顺序加锁，比如先加锁地址较小的那个。
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锁重入，一个锁被lock两次。
例如：类A内部使用mutex保护数据，A::fun1()和A::fun2()都使用了mutex，如果func1中调用了func2，就会发生锁重入。
一种更加隐蔽的重入：A支持指定一个回调函数，然后A::fun1内部会调用这个回调。然而指定的回调中调用了A::func2(),重入便发生了。
安全的销毁
这是C++中最困难的一点。如果一个对象能够被多个线程同时访问，那么对象的销毁时机将会变得模糊不清，出现多种竞态条件：
- 析构一个对象时，如何得知其他线程是否正在访问这个对象？
- 调用一个对象时，如何判断这个对象是否存活？
- 析构函数执行到一半，其他进程调用了这个对象，会发生什么情况？
类内部mutex无法解决问题1和问题2。在单线程中，可以通过在析构对象后设置指针为nullpr来标记这个对象已经被销毁。多线程中需要增加一个类外的mutex来处理。但是这就比较麻烦了。
问题3体现出了一个常常被忽略的隐含条件：使用类内部mutex进行数据保护时，这个mutex必须时有效的。一般情况下这个条件是满足的，但是当涉及析构函数时就会发生一个问题，析构函数可能会把这个mutex给销毁，mutex被销毁后其他线程准备获取该锁时会发生什么情况就只有天知道了。
类内部的mutex只能保证安全的调用，不能保证安全的析构，特别的，当调用到基类的析构时，子类的析构已经执行完成，基类拥有的mutex自然无法保护
必须要在所有线程都不访问这个对象时，才能安全的销毁一个对象。但是在C++中实现这一点很困难，我们必须手动销毁对象，却没法通过指针判断这个对象是否有人需要使用。自动垃圾回收在多线程编程中会起到重要作用，可以极大的减轻程序员的心智负担，比如java就可以很容易的处理1和2。所有人都用不到的东西一定是垃圾，这正式自动垃圾回收的原理。
使用智能指针来处理对象销毁问题
C++11中引入的智能指针可以很好的处理这个问题，主要的两个类是：shared_ptr和weak_ptr.
判断一个指针是否合法没有任何高效的方法，这是一切C++指针问题的根源。
智能指针解决了这个问题。智能指针作为一个中间层，将调用方和被调用方隔离开来，shared_ptr采用了引用计数的方式判断指针是否合法，每当增加一个调用方，计数加一，当调用方使用完毕后（比如调用方死亡）引用技术减一，当引用计数为0，就意味者已经没有人需要这个对象，对象就可以被销毁了。
智能指针的线程安全
智能指针是值语义，一般用作栈上对象，正常情况不会有shared_ptr* sp = new shared_ptr()这样的用法。所以它不会有销毁时的前两个问题
智能指针的引用计数是线程安全的，在主流平台上都是原子操作，没有用锁，性能优异。
如果要从多个线程读写同一个shared_ptr对象（析构也算写操作），那么需要加锁。
智能指针不负责保护其管理的对象的线程安全，被管理的对象的线程安全性不会因为通过智能指针调用而发生变化。
智能指针也会带来一些其他问题，详见智能指针一节。
