7.3 关键区段产生的原因

关键区段（Critical Section）的最根本目的是确保系统数据结构的一致性。而数据的不一致性一般是由竞争修改引起的。所谓竞争修改，指的是多个实体（比如线程）试图同时修改该数据。下列讲述是操作系统中常见的竞争修改发生原因。

7.3.1 多个线程之间的竞争

假设在一个多线程单CPU的环境中，有一个记录所有核心对象数量的变量nKernelObject，这个变量可以被所有的线程共享。假设线程A创建了一个核心对象，并假设nKernelObject当前的值为100，这时候，该线程需要增加这个变量的值来反映这种情况（核心对象数量增加），于是可能会通过下列代码进行修改：

    nKernelObject+=1;

如果被编译成汇编语言，可能是下面这个样子：

mov eax,nKernelObject
inc eax
mov nKernelObject,eax

假设在上述第二条指令（inc eax）完成后，该线程的时间片用完，被临时阻塞，由于nKernelObject的值还没有被修改，所以仍然是100，但eax寄存器的值已经是101了。线程A被阻塞后，另外一个线程B被唤醒继续运行，而线程B同样创建了一个核心对象，也需要对nKernelObject进行递增。这时候，在线程B中会执行同样的代码。假设线程B在执行完上述最后一条指令（mov nKernelObject,eax）后，时间片用完，被阻塞。这时候，B修改了nKernelObject，使得nKernelObject变成了101，而不是原来的100。然后线程A又被唤醒，继续运行，由于线程A被挂起的时候，是刚刚执行完inc eax指令，所以线程A会继续执行mov nKernelObject,eax指令，这样原先存储在eax内的值（101）就覆盖了当前nKernelObject的值，因此当前nKernelObject的值仍然是101，于是不一致就产生了（正确的情况下nKernelObject应该是102）。

可以看出，产生上述问题的原因，就是线程A在修改nKernelObject变量时，被打断了。因此，为了解决这个问题，必须确保线程A在修改nKernelObject变量的时候，作为一个原子操作进行，不能被打断，即把上述修改nKernelObject的区段作为一个关键区段来对待。