线程之间的共享内存常常导致竞争，让我们探索一下应该如何防范竞争导致的问题：
我们看看哪些地方需要加锁来防范，其实也显而易见，就是会发生多方操作而导致互相竞争、出现覆盖的情况，此时就需要加锁来限制，我们称这个区域为临界区：
我们需要做的，就是在进入临界区和离开临界区的时候分别拿锁和释放锁。
一种方法是彼得森算法”，谦让别人先进入来避免竞争，但该算法在当前乱序执行的 CPU 下会出现失效。
turn、flag 是全局变量，两个线程共享。
算法的理念是，如果我想进，同时对方想进，那就让对方先进，flag 标记谁想进，而 turn， 就决定着让谁先进。
如果不谦让呢？让他们互相抢怎么样？假设线程0速度非常非常快，那就会让线程1一直卡在 while 循环，如刚判断完是否运行正准备进行下一次判断时，这短短的空隙被线程0钻了空子，导致线程1一直处于饥饿。
而谦让就不一样了，哪怕线程0再快，当发现线程1想走的时候就会让线程1走，这样能确保有限的等待，不会出现某个线程一直等等等，如果锁的实现没有公平性保证，那么速度快或调度更频繁的线程可能反复抢到锁，导致其他线程长期等待，形成饥饿。
除了皮尔森算法外，我们还有种操作叫做原子性操作。
在旧时候我们认为原子是最小的不可分的单位 (现在我们都知道还有夸克之类的)，因此我们弄了个操作也称它为原子性，认为他是最小的不可分的操作。
比如喝水，我们的操作是拿起水杯，喝一口，放下水杯，分为了三步，而原子性操作的喝水时，要么我喝了水，要么我没喝水，没有中间拿起水杯、喝一口、放下水杯这种分布的动作。
当在真实的现代多核系统中，可靠、高效的原子操作通常需要硬件支持；纯软件算法在理想内存模型下可以成立，但在现代 CPU 上通常还需要内存屏障或原子语义配合。
接下来是锁，我们最常用的了。
最常用的锁是互斥锁，互斥，顾名思义只有一个能有另一个不能有。
当线程要进入临界区时，需要拿锁才能进去，出了临界区释放锁，如果有人拿着锁时，其他线程需要进入该临界区又需要锁，就需要等，直到拿到锁才会继续往后运行。
那么拿锁也就有讲究了，如果你是多个线程不断自旋着抢锁，那么就是自旋锁：
但问题也很明显，你一直抢万一某个线程运气不好，一直抢不到，不就要等到天荒地老，活生生饿死吗。
我们增加排号自旋锁，虽然还是不停的转着想要拿锁，但每个线程看着是自己的序号，如果到了自己这一号才能拿锁。
但我们也能发现，这种自旋式的等待是在浪费算力资源，等待的时间里只是在白白的空转：
那么我们何不将等待中的线程转为堵塞态，等到自己运行的时候再唤醒，避免占用资源呢？
互斥锁可以用于多个线程，只是同一时刻只允许一个线程进入临界区。如果希望同一时刻允许最多 N 个线程进入，则可以使用信号量：
P、V 信号量分别对应着减少信号量和增加信号量，这里是当 S > 0 的时候线程才能往后走。
这样我们就能做到让多个线程进入同一个临界区的情况，只需要让 S 的初始值 > 1 就可以。
在让多个线程进入同个临界区，我们探索下是否会发生冲突，如果每个线程都只是读操作，那再多的线程进入临界区都无妨，但只要是写，就会有竞争。
如果多个线程都在读，而一个线程想写，此时是什么呢？
思考偏向于读者的情况，一个线程想修改临界区里的数据，但有其他线程正在读，让写线程等读线程都走完了再去写，如果中途有其他读线程进来也让他进来读，但读线程源源不断地进来怎么办？写线程就得一直等。
这里我们能看到，当读者存在临界区时，写者的锁就被读者拿走了，只有等读者全走完时，写者的锁才会被释放，写者才能进来。
如果是偏向于写着呢？那就是写者来了，后续的读者不让进，等参与的读者离开后就进去写：
我们可以看到，当有写者想要进临界区时， has_writer 被标记为 true，后续的读者只能等待着写者先进，不会接连不断的进入。
聊了这么多锁，我们来看看死锁。
当一个程序拿着锁而另一个程序需要锁，此时需要锁的程序就会等着拿着锁的程序释放，但当二人各自拿着下一步对方的锁，就会互相等，就会产生死锁，就好像哲学家问题：
那什么情况会出现死锁？
当存在环时，就有死锁的可能性存在，此时大断死锁的方式可以直接 kill 全部 、kill 部分和回滚状态，回滚状态看起来是最好的，但是实现起来很难。
我们思索下该怎么防止死锁，假设我们让一个中间人来管理，所有的资源由他来分配：
第二种思路是，既然死锁的发生是你拿着锁等别人拿走的资源，那么让你不要拿着锁等待，要么锁全拿到，要么锁全无。
第三种思路，支持抢占，需要回滚，如线程A需要线程B的资源，就抢走，让线程B回退到拿到该资源前的状态：
但一般只用在简单、不复杂的情况下：
第四个方向就是调整拿锁的顺序，如上图，线程A是先拿A再拿B，线程B先拿B再拿A，如果我们调整下，让线程A、B的拿锁顺序都是资源A、B，这样线程A拿了锁后，线程B就只能等，不会出现死锁的情况：
通过银行家算法判断是否会发生问题：
银行家算法会根据每个进程的最大需求、已分配资源和系统剩余资源，判断这次分配后是否仍能找到一个安全序列，如果找不到安全序列，就拒绝或延迟本次资源分配
一种情况是活锁，多个线程都在运行，也都在主动让步或改变状态，但整体任务始终无法推进。就像不断在原地踏步一样：
还有一种情况是，高优先级想要锁，低优先级的拿着锁，这种情况叫优先级反转：
如果高优先级线程等待低优先级线程持有的锁，而中优先级线程又不断抢占低优先级线程，就会导致高优先级线程长期无法运行，这叫优先级反转。常见解决方法是优先级继承或优先级天花板协议。
