线程死锁浅谈

死锁原因

• 不可重入/重复加锁：同一线程对同一个非可重入锁（如普通 std::mutex）连续进行多次加锁操作，导致自身在第二次加锁时被永久阻塞。
• 锁未释放/遗漏解锁：线程1忘记解锁了，导致线程2无法上锁，也会进入死锁
• 线程非安全终止（锁被永不释放）：如果一个线程上锁，操作临界资源；当它在操作临界资源期间，被其它线程取消掉；此时被取消的线程没有解锁，导致其它的线程无法上锁操作临界资源；导致死锁的发生
• 多锁顺序不一致（最常见）：线程 A 先锁锁1再锁锁2；线程 B 先锁锁2再锁锁3，互相死等。
• 在持有锁的时候调用未知回调/虚函数：在锁的保护区内调用了外部传入的函数，而那个函数内部又试图去拿同一把锁（或者另一把被占用的锁）。
• 信号处理函数中加锁：主线程持有锁时被信号打断，信号处理函数又去获取这把锁。

死锁四大必要条件

• 互斥条件 (Mutual Exclusion)：资源具有排他性，同一时刻只能被一个线程持有（如“独占玩具”）。
• 请求与保持条件 (Hold and Wait)：线程已持有一部分资源，同时又在等待获取其他被占用的资源（如“吃着碗里的，看着锅里的”）。
• 不可剥夺条件 (No Preemption)：已被线程获取的资源在未主动释放前，其他线程不能强行抢占（如“不能硬拽”）。
• 循环等待条件 (Circular Wait)：存在一个线程资源的环形等待链，每个线程都在等待下一个线程释放资源（如“环形死锁”）。

互斥条件

• 英文：Mutual Exclusion
• 比喻：独占玩具
• 白话解释：一把锁/一个资源在同一时刻只能被一个人占用
• 说明：锁在同一时刻只能被一个线程持有，如果线程 A 拿着，线程 B 就必须排队，不能两个人同时拿。

请求与保持条件

• 英文：Hold and Wait
• 比喻：吃着碗里的，看着锅里的
• 白话解释：一个线程已经持有一把锁），同时又去申请另一把锁
• 场景：线程 A 手里拿着“积木”不放，同时开口要“画笔”；而“画笔”现在在别人手里。

不可剥夺条件

• 英文：No Preemption
• 白话解释：别人手里拿到的资源，在人家没主动用完放下之前，你不能强行从人家手里夺过来。
• 场景：线程 B 拿着“画笔”，线程 A 再急也不能去强行把“画笔”硬拽过来，只能傻傻等待线程 B 主动还回来。

循环等待条件

• 英文：Circular Wait
• 白话：环形等待链
• 场景：
  • 线程 A 拿着“积木”，在等线程 B 手里的“画笔”；
  • 线程 B 拿着“画笔”，在等线程 A 手里的“积木”；
  • 两个人都在等对方手中的东西，谁也不肯先放手，于是永久卡死。

死锁解决与防护

• 线程取消清理例程：在 POSIX 线程中，利用 pthread_cleanup_push 与 pthread_cleanup_pop 注册解锁例程，确保线程被意外取消时自动释放锁。
• RAII 自动管理锁：在 C++ 中通过 std::lock_guard、std::unique_lock 或 std::scoped_lock 管理锁生命周期，利用析构函数保证异常安全与自动解锁。
• 死锁预防策略：严格保持多锁获取顺序一致；使用 C++17 的 std::scoped_lock 同时锁定多个互斥量（内部采用 Deadlock-avoidance 算法）；采用 try_lock 带超时机制的加锁。

线程取消机制

• 线程如果被意外取消，需要使用线程取消机制

//线程的取消例程函数(很重要的作用防止被以外取消了 可以解锁)
void routine(void *arg)
{
printf("突然被取消了 马上解锁\\n");
pthread_mutex_unlock(&m);
}

void *start_routine1(void *arg)
{
//1.提前准备一个解锁处理函数，并将其压入线程专用的函数栈中备用。
pthread_cleanup_push(routine,NULL);

//2.准备操作临界资源，加锁
pthread_mutex_lock(&m);

//3.操作临界资源
//如果在我10秒之内突然被取消(需要在线程取消例程函数中解锁)
int cnt = 10;
g_val = 100;
while (cnt—)
{
printf("start_routine1 g_val:%d\\n", g_val++);
sleep(1);
}

//4. 解锁
// pthread_mutex_unlock(&m);

//5.在函数栈中弹出处理函数。
pthread_cleanup_pop(1);//0不执行 非0才执行

pthread_exit(NULL);
}