线程同步中的死锁

死锁产生的原因以及举例,如何解决

  • 何为死锁: 多进程或多线程中,因争夺资源而造成一种互相等待的现象,若无外部处理作用,她们将无限等待下去

  • 死锁产生的原因:

    1. 系统资源不足
    2. 进程或线程推进的顺序不恰当
    3. 资源分配不当
  • 死锁形成条件

    1. 互斥条件:进程在某一时间内独占资源
    2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞,对获得资源保持不放
    3. 不剥夺条件:进程未使用完资源,不得强制剥夺
    4. 循环等待条件:各种进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系
  • 常见死锁举例

    1. 单线程忘记释放锁,下次请求时就会一直等待
      解决:确保对应的释放锁

void data_process()
{
lock();
if(/error happen/)
{
return;
}
unlock();
}
```

  1. 单线程重复申请锁
    解决:
void sub_fun()
{
  lock();
  doingsometh();
  unclog();
}
void data_process()
{
  lock()
  sub_fun();
  unlock();
}
  1. 多线程多锁申请
void thread_process1()
{
  lock(a);
  lock(b);
  dosometh();
  unlock(b);
  unlock(a);
}

void thread_process2()
{
  lock(b);
  lock(a);
  dosometh();
  unlock(a);
  unlock(b);
}

线程获取a资源后,CPU切换到线程2去获取b资源,并且线程2等待获取a资源,这个时候线程1去获取b资源, 由于线程1获取了a资源还没释放,线程2等待, 线程2获取了b资源也没释放,导致线程1的等待,造成两个线程相互等待,引起死锁

  1. 环形死锁
    多个线程申请锁的顺序形成相互依赖的环形
    A-B-C-D-A;
  • 针对3,4两个实例如何解决呢?
    1. 注意加锁顺序
      当多个线程需要相同的一些锁,但是按照不同的顺序加锁,死锁就很容易产生,如实例3.
      弊端如果能确保线程都是按照相同的顺序获得锁,那么死锁就不会发生了
  1. 加锁时限
    以上1方法的前提是实现知道可能会用到的锁,但实际有时候是无法预知的
    尝试获取锁的时候设一个超时时间,如果超过时间,就释放自己所获得的锁(这个时候有可能死锁的存在,所以释放自己获得的锁)过一段时间重试
    弊端 如果获取资源的线程执行时间较长会导致资源不释放,那么另外的线程获取资源时超时的几率就很大 导致重试。另外有很多线程都依赖相同锁时,就算有超时和回退,还是会导致这些线程重复的尝试但却始终得不到锁。

  2. 死锁检测
    死锁检测是一个更好的死锁预防机制,它主要针对那些不可能实现按序加锁并且锁超时也不可行的场景。

每当一个线程获取了锁,会在线程和锁相关的数据结构中将其记下。除此之外,每当有线程请求锁,也需要记录在这个数据结构中。

当一个线程请求锁失败时,这个线程可以遍历锁关系图是否有死锁发生。这个检测算法就比较复杂了。

如果检测到确有死锁,那么释放所有锁,回退,并且等待一段随机的时间重试。类似超时机制,不过这中case是在死锁确实发生时执行,而不是因为加锁请求超时。

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