Linux环境下，C语言预防死锁的方法、产生死锁的实际情况（参考APUE的11章以及12章） |
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Linux环境下，C语言预防死锁的方法（参考APUE的11章以及12章）
一、死锁原因1、用锁的原因2、产生死锁的原因
二、解决办法1、避免对已拥有的锁又加锁（避免原因1）2、所有的线程均按顺序加锁且一次性获取全部锁（避免原因2）3、使用绝对时间定时解锁的函数（避免原因1）互斥锁读写锁
4、尝试解锁（避免原因1）互斥锁读写锁
5、修改互斥锁的类型属性（避免原因1与原因3）6、创建需要调用的不需要上锁的副本函数（避免原因3）7、设置递归互斥锁属性（避免原因3）8、设置互斥锁强壮属性（避免原因4）
一、死锁原因
1、用锁的原因
产生死锁，首先得用到锁，其原因为：
当一个线程修改变量时，其他线程在读取这个变量时可能会看到一个不一致的值。
在变量修改时间多于一个存储器访问周期的处理结构中，当存储器读与存储器写这两个周期交叉时，
这种不一致就会出现
2、产生死锁的原因
对已拥有的锁加锁。（apue 322页）
void main(void)
{
pthread_mutex_lock(&lock)；
pthread_mutex_lock(&lock)；
}
线程1拥有锁A，线程2拥有锁B。此时线程1想要锁B，线程2想要锁A。（apue 323页）
void * th_func1((void *)arg)
{
pthread_mutex_lock(&lock_A)；
sleep(10);
pthread_mutex_lock(&lock_B)；
}
void * th_func2((void *)arg)
{
pthread_mutex_lock(&lock_B)；
sleep(10);
pthread_mutex_lock(&lock_A)；
}
递归加锁问题 类似原因1 线程准备调用两个函数：func1()、func2()。而这两个函数都会用到1个以上的线程，且都需操作同一个数据结构。 因此我们把互斥锁嵌入该数据结构中，调用这两个函数后，都需要对互斥锁加锁。如果func1()调用func2()（互斥锁的属性不是递归类型）就会产生死锁。（apue 348页） void main(void) { xxx *x; func1(x); func2(x); } void func1((xxx *)x) { pthread_mutex_lock(x->lock); func2(x); pthread_mutex_unlock(x->lock); } void func2((xxx *)x) { pthread_mutex_lock(x->lock); pthread_mutex_unlock(x->lock); } 线程获取锁后，未解锁就终止 线程在未解锁就终止退出的时候，其他线程获取该锁，就会出现死锁的情况 void main(void) { pthread_create(&th1,NULL,th_func,NULL); sleep(1); //等待线程运行 pthread_mutex_lock(&lock); } void * th_func((void *)arg) { pthread_mutex_lock(&lock)； return (void*)0; } 二、解决办法 1、避免对已拥有的锁又加锁（避免原因1）apue 323页 2、所有的线程均按顺序加锁且一次性获取全部锁（避免原因2）主要是从编写代码方面去避免。 apue 323页 pthread_t th1,th2; pthread_mutex_t lock_A,lock_B; void main(void) { pthread_create(&th1,NULL,func1,NULL); pthread_create(&th2,NULL,func2,NULL); } void *func1((void*)arg) { pthread_mutex_lock(lock_A); pthread_mutex_lock(lock_B); sleep(10); pthread_mutex_unlock(lock_A); pthread_mutex_unlock(lock_B); return (void *)0; } void *func2((void*)arg) { pthread_mutex_lock(lock_A); pthread_mutex_lock(lock_B); sleep(10); pthread_mutex_unlock(lock_A); pthread_mutex_unlock(lock_B); return (void *)0; } 3、使用绝对时间定时解锁的函数（避免原因1） 互斥锁apue 327页 int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict __mutex, const struct timespec *restrict __abstime); @ __mutex: 想要解锁的互斥锁地址 @ __abstime: 等待的绝对时间 return: 成功返回0，错误返回错误编号 读写锁apue 332页 读锁 int pthread_rwlock_timedrdlock(pthread_rwlock_t *restrict __rwlock, const struct timespec *restrict __abstime); @__rwlock: 想要加读锁的读写锁地址 @__abstime: 等待的绝对时间 return： 成功返回0，错误返回错误编号写锁 int pthread_rwlock_timedwrlock(pthread_rwlock_t *restrict __rwlock, const struct timespec *restrict __abstime); @__rwlock: 想要加写锁的读写锁地址 @__abstime: 等待的绝对时间 return： 成功返回0，错误返回错误编号 4、尝试解锁（避免原因1） 互斥锁apue 321页 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *__mutex); @__mutex: 想要加锁的互斥锁地址 return: 成功返回0，错误返回错误编号。 该锁已被锁住，返回EBUSY 读写锁apue 330页 读锁 int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_mutex_t *__rwlock); @__rwlock: 想要加读锁的读写锁地址 return: 成功返回0，错误返回错误编号。 该锁已被锁住，返回EBUSY写锁 int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_mutex_t *__rwlock); @__rwlock: 想要加写锁的读写锁地址 return: 成功返回0，错误返回错误编号。 该锁已被锁住，返回EBUSY 5、修改互斥锁的类型属性（避免原因1与原因3） 互斥锁有三种属性：进程共享属性、强壮属性、类型属性apue 347页 首先先了解互斥锁的类型属性，一共有四种类型： 1、PTHREAD_MUTEX_NORMAL: 不做任何特殊的错误检测或死锁检测 2、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK: 提供错误检测 3、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE: 允许多次递归的加锁，递归互斥锁维护锁计数， 解锁与加锁次数不匹配则不解锁 （方法7会详细举例说明） 4、PTHREAD_MUTEX_DEFAULT: linux默认为normal 互斥量类型没有解锁时重新加锁？不占用时解锁？在已解锁时解锁？PTHREAD_MUTEX_NORMAL死锁未定义未定义PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK返回错误 值为35返回错误 值为1返回错误 值为1PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE允许返回错误 值为1返回错误 值为1PTHREAD_MUTEX_DEFAULT未定义未定义未定义注： 没有解锁时重新加锁： 也就是原因1，lock->lock 不占用时解锁： 线程1:lock 锁A，线程2:unlock 锁A 在已解锁时解锁: lock ->unlock ->unlock 我并未找到对应错误的返回值的宏定义名，知道的大佬可以评论区留言 int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *__attr, int __kind); @__mutex: 互斥锁属性地址 @__kind: 设置 互斥锁的类型属性 return 成功返回0，错误返回错误编因此我们只需要将 互斥锁的类型属性 设置为错误检测属性PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK，在获取互斥锁后再获取锁就会报错，而不是死锁。 6、创建需要调用的不需要上锁的副本函数（避免原因3）apue 349页 void main(void) { xxx *x; func1(x); func2(x); } void func1((xxx *)x) { pthread_mutex_lock(x->lock); func2_locked(x); //func2的副本函数，不进行加锁解锁操作，避免递归加锁 pthread_mutex_unlock(x->lock); } void func2((xxx *)x) { pthread_mutex_lock(x->lock); func2_locked(x); pthread_mutex_unlock(x->lock); } void func2_locked(x) { ... } 7、设置递归互斥锁属性（避免原因3）apue 351页 在定时执行任务的时候需要用到的方法。 例如： 接收到任务信息时，主线程需要对信息变量进行保护加锁，计算定时时间，创建线程定时执行任务函数（执行的任务函数也需要对互斥锁加锁）。 定时时间大于当前的时间，正常开启一个分离的线程。此时主线程解锁，新线程进行等待。到了时间后，执行需要执行的函数正常加解锁，不会产生死锁。定时时间小于当前时间 或 动态分配内存失败 或 无法创建新线程，需要直接调用任务函数，此时主线程未解锁，新线程想加锁，就会产生递归加锁，出现死锁。按方法5设置互斥锁的递归属性，就能避免递归加锁产生的死锁情况。 int pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);注意： 是调用不会死锁，而不是创建线程。创建线程仍然会产生死锁。 8、设置互斥锁强壮属性（避免原因4）apue 346页 互斥锁的强壮属性取值： 1、PTHREAD_MUTEX_STALLED 设置stalled 则线程无法自动终止,且其他线程获取锁时会死锁。 2、PTHREAD_MUTEX_ROBUST 设置robust 其他线程获取该锁时，能通过判断加锁的函数返回值， 是否是EOWNERDEAD，来判断是否有该情况发生。并不会发生死锁情况 pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);虽然返回的EOWNERDEAD，但是已经获取到锁了，解锁前需要调用下面的函数，指明互斥锁相关状态在互斥锁解锁前是一致的。 int pthread_mutex_consistent(pthread_mutex_t *__mutex); @__mutex: 互斥锁地址 return: 成功返回0，错误返回错误编号如果未调用该函数就解锁，其他线程再次想加锁，则会返回错误ENOTRECOVERABLE，且该锁无法再次使用。 |
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