并发编程Bug源头

一.简介

编写正确的并发程序是一件困难的事情，往往调试过程中发生很多不确定的事情，这时需要对理论知识的一个认知，能够准确的追踪问题。

二.硬件背景

CPU，内存，I/O设备不断迭代，这三者速度存在差异，CPU和内存的速度差异可以形象的描述：CPU速度最快，内存次之，I/O设备更次之。

为了合理利用CPU的高性能，平衡这三者的速度差异，计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了贡献，主要体现为：

• CPU增加缓存，以均衡与内存速度差异；
• 操作系统增加了进程、线程，以分时复用CPU，进而均衡CPU与I/O设备的速度差异；
• 编译程序优化指令执行次序，使得缓存能够更合理利用。

三.源头

3.1 源头一

缓存导致的可见性问题

在单核时代，所有的线程都是在一颗 CPU 上执行，CPU 缓存与内存的数据一致性容易解决，所有都是串行。

一个线程对共享变量的修改，另一个线程能够立刻看到，我们称为可见性。

多核 CPU 的缓存与内存关系图

多核时代，每颗 CPU 都有自己的缓存，