竞态条件是当两个或多个进程可以同时访问和更改共享数据时出现的不希望出现的情况。这是因为对资源的访问发生冲突。临界区问题可能导致竞争状态。为了解决进程之间的临界条件，我们每次只取出一个执行临界段的进程。

这个讨论中的许多答案解释了什么是竞态条件。我试图解释为什么这个术语在软件行业被称为竞争条件。

为什么叫竞态条件?

竞态条件不仅与软件有关，也与硬件有关。实际上，这个术语最初是由硬件行业创造的。

根据维基百科:

这个术语起源于两个信号相互竞争的想法 首先影响输出。 逻辑电路中的竞态:

软件行业没有对这个术语进行修改，这使得它有点难以理解。

你需要做一些替换来把它映射到软件世界:

"两个信号" ==> "两个线程"/"两个进程" "影响输出" ==> "影响一些共享状态"

因此，软件行业中的竞争条件是指“两个线程”/“两个进程”相互竞争以“影响某种共享状态”，而共享状态的最终结果将取决于一些微妙的时间差，而时间差可能是由某些特定的线程/进程启动顺序、线程/进程调度等引起的。

当两个或多个线程可以访问共享数据，并且它们试图同时更改数据时，就会发生竞态条件。因为线程调度算法可以在任何时候在线程之间交换，所以您不知道线程将尝试访问共享数据的顺序。因此，数据更改的结果依赖于线程调度算法，即两个线程都在“竞相”访问/更改数据。

当一个线程执行“检查-然后-行动”时，问题经常发生。“check”如果值是X，那么“act”做一些取决于值是X的事情)，另一个线程在“check”和“act”之间对值做一些事情。例句:

if (x == 5) // The "Check"
{
   y = x * 2; // The "Act"

   // If another thread changed x in between "if (x == 5)" and "y = x * 2" above,
   // y will not be equal to 10.
}

这一点是，y可以是10，也可以是任何值，这取决于在检查和执行之间是否有另一个线程改变了x。你根本不知道。

为了防止竞争条件的发生，您通常会在共享数据周围放置一个锁，以确保一次只有一个线程可以访问数据。这意味着:

// Obtain lock for x
if (x == 5)
{
   y = x * 2; // Now, nothing can change x until the lock is released. 
              // Therefore y = 10
}
// release lock for x

我做了一个视频来解释这个。

从本质上讲，它是当你有一个跨多个线程共享的状态，在一个给定状态的第一次执行完成之前，另一个执行开始，一个给定操作的新线程的初始状态是错误的，因为前一次执行还没有完成。

由于第二次执行的初始状态是错误的，因此计算结果也是错误的。因为最终第二次执行会用错误的结果更新最终状态。

你可以在这里查看。 https://youtu.be/RWRicNoWKOY

一个有点规范的定义是“当两个线程同时访问内存中的同一个位置，并且至少有一次访问是写操作。”在这种情况下，“reader”线程可能获得旧值或新值，这取决于哪个线程“赢得了比赛”。这并不总是一个bug——事实上，一些非常复杂的低级算法会故意这样做——但通常应该避免。@Steve Gury的例子很好地说明了这可能是个问题。

Race conditions occur in multi-threaded applications or multi-process systems. A race condition, at its most basic, is anything that makes the assumption that two things not in the same thread or process will happen in a particular order, without taking steps to ensure that they do. This happens commonly when two threads are passing messages by setting and checking member variables of a class both can access. There's almost always a race condition when one thread calls sleep to give another thread time to finish a task (unless that sleep is in a loop, with some checking mechanism).

防止竞争条件的工具依赖于语言和操作系统，但一些常见的工具是互斥锁、临界区和信号。互斥锁在你想确保你是唯一一个在做某事的时候很有用。当你想确保别人已经完成某件事时，信号是很好的。最小化共享资源还有助于防止意外行为

Detecting race conditions can be difficult, but there are a couple signs. Code which relies heavily on sleeps is prone to race conditions, so first check for calls to sleep in the affected code. Adding particularly long sleeps can also be used for debugging to try and force a particular order of events. This can be useful for reproducing the behavior, seeing if you can make it disappear by changing the timing of things, and for testing solutions put in place. The sleeps should be removed after debugging.

但是，如果某个问题只在某些机器上断断续续地发生，则是存在竞争条件的标志性标志。常见的错误是崩溃和死锁。使用日志记录，您应该能够找到受影响的区域并从那里返回。