2021年9月6日 星期一

Reentrant vs Thread-safe

Source https://magicjackting.pixnet.net/blog/post/113860339

Reentrant vs Thread-safe



Reentrancy 和 thread-safty 是兩個容易被搞混了的觀念. 其中最嚴重的是誤以為 reentrant function 必定是 thread-safe 或者相反以為 thread-safe function 必為 reentrant, stackoverflow 網站上的答覆甚至同時出現二種答案的現象.

Reentrancy 和 Thread-safty 二者的差異


首先來看 reentrancy: 字面上的意思是可重入. Reentrancy 原先是討論單一執行緒環境下 (即沒有使用多工作業系統時) 的主程式和中斷服務程式 (ISR) 之間共用函數的問題. 當然現在多核心的 CPU 盛行, 討論範圍也必需擴充至多執行緒的情況. 重點是它討論的主體是: 在 ISR 中使用的函數 (不論是自己寫的或者是函數庫提供的) 是否會引發錯誤結果. 主要的達成條件是二者 (ISR 和非 ISR) 的共用函數中不使用靜態變數或全域變數 (意即只用區域變數). 一般是撰寫驅動程式 (device driver) 或者是寫 embedded system 的人會遇到這個問題.

再來是 thread-safety: 字面上的意思是執行緒 (線程) 安全. Thread-safe 一開始就針對多執行緒的環境 (CPU 可能單核也可能是多核), 討論的是某一段程式碼在多執行緒環境中如何保持資料的一致性 (及完整性), 使不致於因為執行緒的切換而產生不一致 (及不完整) 或錯誤的結果. 所以是程式中有運用到多執行緒的大型應用系統的程式人員會比較常遇到這類問題. 問題的產生點一般出現在對某一共用變數 (或資源) 進行 read-modify-write (或者類似的動作(註一)) 時, 還沒來得及完成整個動作, 就被其他的執行緒插斷, 並且該執行緒也一樣對這個共用變數 (或資源) 進行 read-modify-write (或者類似的動作). 例如Thread1 和 Thread2 之間我們需要一個作為計數器的共用變數:

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