在了解了多線程之后，我們知道同屬于一個進程的線程之間是共享這個進程的所有全局變量和資源的，一個線程對共享資源的操作在其他線程中也會受到影響，并且在沒有特定約束的情況下，各個線程對共享資源的操作幾乎沒有一個誰先誰后，誰優(yōu)先誰其次的約定，那么就導(dǎo)致了多個并發(fā)的線程同一時間對共享資源進行修改時線程之間共享資源的混亂，下面看一個例子：

1、線程同步和互斥鎖

上述代碼中，兩個線程t1和t2分別對全局變量num進行+1的操作，按照線程對全局變量進行修改，同屬于一個進程的線程之間會受影響的說法，最終num的值應(yīng)該是20000000才合理，可是執(zhí)行結(jié)果卻不像我們理想的那樣，+1的操作似乎少了很多，這是因為并發(fā)的線程在對全局變量操作時沒有一個明顯的優(yōu)先級，沒有控制多個線程對同一資源的訪問，在搶奪操作權(quán)時發(fā)生了碰撞和重疊的， 對數(shù)據(jù)造成破壞， 使得線程運行的結(jié)果不可預(yù)期。 這種現(xiàn)象稱為“線程不安全”。那么如果要保持全局變量的準確性，該如何操作呢？在這種情況下就引入了同步和互斥鎖的概念。

所謂同步，就是協(xié)同步調(diào)， 按預(yù)定的先后次序進行運行。 就比如說，你做完了我再做，"同"字從字面上容易理解為一起動作，其實不是， "同"字應(yīng)是指協(xié)同、 協(xié)助、 互相配合。如進程、 線程同步， 可理解為進程或線程A和B協(xié)調(diào)配合執(zhí)行， A執(zhí)行到一定程度時要依靠B的某個結(jié)果， 于是停下來， 示意B執(zhí)行，B執(zhí)行后將A所需的結(jié)果交付給A， A再繼續(xù)操作。那么如何實現(xiàn)進程或線程的同步呢，這里需要用到互斥鎖。

當多個線程幾乎同時修改某個共享數(shù)據(jù)的時候， 需要進行同步控制，線程同步能夠保證多個線程安全訪問競爭資源， 最簡單的同步機制是引入互斥鎖?；コ怄i為資源引入兩個狀態(tài)： 鎖定/非鎖定。

某個線程要更改共享數(shù)據(jù)時， 先將其鎖定， 此時資源的狀態(tài)為“鎖定”， 其他線程不能更改； 直到該線程釋放資源， 將資源的狀態(tài)變成“非鎖定”， 其他的線程才能再次鎖定該資源。 互斥鎖保證了每次只有一個線程進行寫入的操作，從而保證了多線程情況下數(shù)據(jù)的正確性。

在python的threading模塊中定義了Lock類， 可以方便的處理鎖定，要運用互斥鎖的前提是導(dǎo)入threading模塊，

互斥鎖的基本操作

其中， 鎖定方法acquire可以有1個blocking參數(shù)，如果設(shè)定blocking為True， 則獲取不到鎖的時候，當前線程會堵塞， 直到獲取到這個鎖為止，如果設(shè)定blocking為False， 則當前線程不會堵塞，如果沒有指定，那么默認為True。

上鎖解鎖過程：當一個線程調(diào)用鎖的acquire()方法獲得鎖時， 鎖就進入“l(fā)ocked”狀態(tài)。每次只有一個線程可以獲得鎖。 如果此時另一個線程試圖獲得這個鎖， 該線程就會變?yōu)椤癰locked”狀態(tài)， 稱為“阻塞”， 直到擁有鎖的線程調(diào)用鎖的release()方法釋放鎖之后， 鎖進入“unlocked”狀態(tài)。線程調(diào)度程序從處于同步阻塞狀態(tài)的線程中選擇一個來獲得鎖， 并使該線程進入運行（ running） 狀態(tài)。

對于上述出現(xiàn)的計算錯誤，我們在這里采用一下同步和互斥鎖的方式來處理一下：

可以看出num執(zhí)行的效果使我們所期望的

總結(jié)：

鎖的好處：確保了某段關(guān)鍵代碼只能由一個線程從頭到尾完整地執(zhí)行

鎖的壞處：阻止了多線程并發(fā)執(zhí)行， 包含鎖的某段代碼實際上只能以單線程模式執(zhí)行， 效率就大大地下降了，由于可以存在多個鎖， 不同的線程持有不同的鎖， 并試圖獲取對方持有的鎖時， 可能會造成死鎖。

2、死鎖

在線程間共享多個資源的時候， 如果兩個線程分別占有一部分資源并且同時等待對方的資源， 就會造成死鎖。盡管死鎖很少發(fā)生， 但一旦發(fā)生就會造成應(yīng)用的停止響應(yīng)。 下面看一個死鎖的例子：

陷入死鎖

避免死鎖：

1、程序設(shè)計時要盡量避免（ 銀行家算法）

2、添加超時時間等

銀行家算法：

銀行家算法是最有代表性的避免死鎖算法，是Dijkstra提出的銀行家算法。這是由于該算法能用于銀行系統(tǒng)現(xiàn)金貸款的發(fā)放而得名。

銀行家可以把一定數(shù)量的資金供多個用戶周轉(zhuǎn)使用,為保證資金的安全,銀行家規(guī)定:

(1)當一個用戶對資金的最大需求量不超過很行家現(xiàn)有的資金時可接納該用戶.

(2)用戶可以分期貸款,但貸款的總數(shù)不能超過最大需求量;

(3)當銀行家現(xiàn)有的資金不能滿足用戶的尚需總數(shù)時,對用戶的貸款可推遲支付,但總能使用戶在有限的時間里得到貸款;

(4)當用戶得到所需的全部資金后,一定能在有限的時間里歸還所有資金

銀行家算法是通過動態(tài)地檢測系統(tǒng)中資源分配情況和進程對資源的需求情況來決定如何分配資源的，在能確保系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時才能把資源分配給申請者，從而避免系統(tǒng)發(fā)生死鎖。

要記住的一些變量的名稱：

1 Available（可利用資源總數(shù)）

某類可利用的資源數(shù)目，其初值是系統(tǒng)中所配置的該類全部可用資源數(shù)目。

2 Max：某個進程對某類資源的最大需求數(shù)

3 Allocation： 某類資源已分配給某進程的資源數(shù)。

4 Need：某個進程還需要的各類資源數(shù)。

Need= Max-Allocation

系統(tǒng)把進程請求的資源(Request)分配給它以后要修改的變量

Available:=Available-Request;

Allocation:=Allocation+Request;

Need:= Need- Request;

下面看一個簡單的銀行家算法的例子：

在上面這個例子中，我們可以看到，在此刻，操作系統(tǒng)可供分配的四種資源的數(shù)量分別為：1,6,2,2，這些資源此刻只能滿足進程p0的需求，因此，操作系統(tǒng)從自己的可分配資源中取出p0進程所需的0,0,1,2,的資源分配給進程p0,在進程p0執(zhí)行完畢之后，操作系統(tǒng)不僅會把分配給p0進程的0,0,1,2資源收回，還會把p0進程之前已經(jīng)分配的0,0,3,2進程一并收回，因為進程執(zhí)行完畢就會消亡。接下來操作系統(tǒng)會按照以上流程，繼續(xù)為能夠滿足要求的進程分配資源，知道所有的進程執(zhí)行完畢，這樣的話，進程就會有序的執(zhí)行而不會陷入死鎖。