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线程安全（Thread Safety）是指一段代码或数据结构在多个线程并发访问时，仍能保证行为正确、数据一致，不会因为竞争条件（race condition）导致错误。
核心问题：为什么需要线程安全？
多个线程共享同一块内存。当它们同时读写同一变量时，结果取决于执行顺序——这种不确定性叫竞态条件。
经典例子：两个线程同时对 counter 做 +1：
Thread A: 读取 counter = 0
Thread B: 读取 counter = 0
Thread A: 写入 counter = 1
Thread B: 写入 counter = 1 ← 期望是 2，实际是 1
这就是丢失更新（lost update），是线程不安全的典型表现。
实现线程安全的常见手段
1. 互斥锁（Mutex）
同一时刻只允许一个线程访问临界区：
import threading
lock = threading.Lock()def increment():with lock:counter += 1 # 受保护
2. 原子操作（Atomic Operations）
硬件层面保证不可分割的操作，无需加锁，性能更好：
// C11 / GCC
atomic_fetch_add(&counter, 1);
3. 不可变数据（Immutability）
只读数据天然线程安全，无需同步。函数式编程鼓励这种风格。
4. 线程局部存储（Thread-Local Storage）
每个线程有自己的变量副本，互不干扰：
local = threading.local()
local.value = 42 # 各线程独立
5. 无锁数据结构（Lock-Free Structures）
利用 CAS（Compare-And-Swap）等原子指令实现，避免锁的开销。
线程安全的三个属性
| 属性 | 含义 |
|---|---|
| 原子性 | 操作要么完整执行，要么不执行 |
| 可见性 | 一个线程的修改对其他线程立即可见 |
| 有序性 | 指令执行顺序符合预期（防止编译器/CPU重排） |
一个直觉
线程安全的本质是控制共享状态的访问顺序。能不共享就不共享，必须共享时再考虑同步机制。