多线程：死锁

news2024/9/25 3:50:09

死锁的条件

死锁的示例

死锁的预防与解决

死锁的检测

总结

死锁（Deadlock）是多线程或多进程环境中一种特定的状态，指的是两个或多个线程或进程在执行过程中，由于争夺资源而造成的一种相互等待的状态，导致它们无法继续执行下去。当出现死锁时，相关的线程或进程都处于阻塞状态，无法获得所需的资源。

有这么一个段子：这天你去面试，HR问你什么是死锁。这时你和HR说：你给我发offer，我就告诉你什么是死锁。那HR又说：你告诉我什么是死锁，我就给你发offer。于是就这么周而复始，HR和你都在等待对方松口，于是就形成了一个循环，这就是死锁状态。

段子中的死锁分析：

互斥条件：你和HR各自持有对方所需的东西（你的知识和HR的offer），双方都不能同时拥有。
保持并等待条件：你在等待HR发offer，而HR则在等待你讲解什么是死锁。两者都在持有自己所拥有的“资源”同时等待对方。
不剥夺条件：你已经持有的（对死锁的了解）无法被强制夺取，而HR的offer也无法被你强行获取。
循环等待条件：你和HR形成了一个循环：你等待HR，HR等待你，所以形成了一个死锁状态。

死锁的条件

为了了解死锁的本质，需要认识到死锁发生的必要条件，这通常被称为死锁的四个必要条件：

互斥条件：至少有一个资源必须被一个线程占用，而此时此资源不能被其他线程占用。
保持并等待条件：一个线程至少持有一个资源，同时又在等待获取其他线程持有的资源。
不剥夺条件：已经分配给线程的资源，在未使用完之前，不能被其他线程强行夺取。
循环等待条件：存在一个线程的集合，线程 A 等待线程 B 持有的资源，线程 B 等待线程 C 持有的资源，线程 C 又等待线程 A 持有的资源。这构成了一个环路。

死锁的示例

考虑以下示例，说明死锁的发生：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

// 定义两个互斥锁
std::mutex mutexA;
std::mutex mutexB;

// 线程1
void thread1Func() {
    std::lock_guard<std::mutex> lockA(mutexA);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟一些工作
    std::lock_guard<std::mutex> lockB(mutexB); // 可能会死锁
    std::cout << "Thread 1 acquired both locks" << std::endl;
}

// 线程2
void thread2Func() {
    std::lock_guard<std::mutex> lockB(mutexB);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟一些工作
    std::lock_guard<std::mutex> lockA(mutexA); // 可能会死锁
    std::cout << "Thread 2 acquired both locks" << std::endl;
}

int main() {
    std::thread thread1(thread1Func);
    std::thread thread2(thread2Func);
    
    thread1.join();
    thread2.join();
    
    return 0;
}

在这个代码示例中，thread1Func 和 thread2Func 两个线程可能会在获取锁的过程中造成死锁。假设：