两个线程各跑一万次都正常，线上偶尔却把计数器算错了。

做 Native 层业务的时候，最容易出问题的就是并发。

最开始写了个双线程计数：两个线程各加一万次，理论结果应该是 20000。本地跑了十次，每次都是 20000。结果上线之后，偶尔就出 19998、19999。复现都复现不出来。

这就是典型的数据竞争问题。看起来代码没问题，因为大多数时候两个线程刚好错开了。偶尔两个线程同时写同一块内存，就把结果算错了。

一、先看这段"完全没问题"的代码

先把问题代码放出来：

int counter = 0;

void worker() {
  for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    counter++;
  }
}

int main() {
  std::thread t1(worker);
  std::thread t2(worker);
  t1.join();
  t2.join();
  printf("result: %d\n", counter);
}

这段代码看起来完全没问题吧？两个线程，各加一万次，最后结果应该是 20000。

但实际上，counter++ 不是一条指令。它是三步：读 counter → 加一 → 写回 counter。

两个线程同时跑的时候，可能发生这样的情况：

时刻	线程1	线程2	counter
t1	读 counter=100		100
t2		读 counter=100	100
t3	写回 counter=101		101
t4		写回 counter=101	101

结果就是：两个线程都加了一次，counter 只加了一。这就是数据竞争。

二、为什么 volatile 不行

很多人第一反应：加 volatile 不就行了？

不对。volatile 只能保证每次读都从内存读，不保证 counter++ 是原子操作。

volatile 的问题是：它不保证多步操作的原子性。counter++ 还是三步，两个线程还是可能同时读、同时写。

三、加锁为什么也容易错

那加锁呢？

std::mutex mtx;
int counter = 0;

void worker() {
  for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    mtx.lock();
    counter++;
    mtx.unlock();
  }
}

这样确实不会错了。但很多人加锁加错地方：

错误	问题
只给写加锁，读不加	读的时候可能读到中间值
不同路径用不同 Mutex	等于没加锁
锁住了对象，但对象已经析构了	野指针

四、TSan 到底是怎么工作的

TSan 是 ThreadSanitizer 的缩写。它不是帮你修 bug 的，是帮你找 bug 的。

它的工作方式分两步：

1. 编译插桩：编译的时候，给每一处内存访问都加上插桩代码；
2. 运行时检测：运行的时候，记录每个线程的内存访问和同步关系，发现竞争就报错。

阶段	做什么
编译插桩	给内存访问加钩子
运行时	记录访问时序，检测竞争

这段代码解决什么问题： 用原子操作解决数据竞争。
文件： src/counter.cpp
用途： 线程安全计数器
接入位置： Native 并发计数

#include <atomic>

std::atomic<int> counter{0};

void worker() {
  for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    counter++;  // 原子操作，不会竞争
  }
}

用 atomic 就不用加锁了，counter++ 是一条原子指令，不会出现中间状态。

五、TSan 能检测出什么

TSan 不只是检测数据竞争。它还能检测很多锁相关的错误：

问题类型	说明
Data Race	数据竞争
Double Unlock	重复解锁
死锁	两个线程互相等对方的锁
条件变量错误	用错条件变量

六、性能开销有多大

TSan 因为要记录所有内存访问，所以开销很大。

指标	开销
性能	慢 5～15 倍
内存	多占 5～10 倍

所以 TSan 不能在正式环境用，只能在测试环境用。

七、几个容易踩的坑

第一个坑：把"偶尔结果不对"当普通逻辑 bug。这是典型的数据竞争。

第二个坑：认为加了 volatile 就解决线程安全。volatile 不保证原子性。

第三个坑：只给写操作加锁，读操作不加。读的时候可能读到中间值。

第四个坑：不同路径使用不同 Mutex。等于没加锁。

第五个坑：锁住对象但对象生命周期已经结束。野指针。

第六个坑：一开 TSan 就拿性能数据做基准。TSan 本身就慢 10 倍。

第七个坑：同时开启 ASan 和 TSan。官方明确说不能同时开。

八、怎么用 TSan 定位问题

用 TSan 定位问题的思路是：

1. 打开 TSan 编译；
2. 复现问题；
3. 看 TSan 报告，找到竞争的两个线程；
4. 找到两个线程同时访问的那块内存；
5. 加锁或者改成原子操作。

TSan 报告会明确告诉你：哪个线程在哪个位置访问了哪块内存，另一个线程在哪个位置也访问了同一块内存，中间没有同步。

这次做并发 bug 定位最大的体会是：数据竞争是最难复现的 bug，因为大多数时候两个线程刚好错开了，只有偶尔同时访问才会出问题。靠肉眼看代码很难找出来。

TSan 的价值就是把这种偶现的、不确定的问题，变成一个确定性的、可复现的报告。你不用猜哪里有竞争，它直接告诉你。

真正做的时候，最容易忽略的不是加锁，而是：你以为加了锁就安全了，但其实不同路径用了不同的锁、读的时候没加锁、对象生命周期不对。这些才是真正的坑。