C++线程--互斥锁的风险

妖狐艹你老母 2022-05-20 03:54 265阅读 0赞

#### 前言 ####

互斥锁的使用似乎非常简单。  
只要保证代码中的关键部分，只能在任何时间点由单个线程访问就行了。一个互斥锁变量mt通过调用m.lock()和m.unlock()就保证了这种排他性。但是，魔鬼在于细节。。。

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#### 死锁 ####

死锁的不同名字很可怕。有人称之为致命拥抱？或者死亡之吻。  
但是等等，什么是死锁？  
死锁是一种状态，其中至少有两个线程被阻塞，因为每个线程都在等待释放其他线程工作的某些资源，然后才释放它自己的资源。  
死锁的结果是完全停顿。线程和整个程序通常被永远阻塞。死锁很容易产生，好奇吗？

// Exceptions and unknown code
    std::mutex m;
    m.lock();
    sharedVariable= getVar();
    m.unlock();

如果函数getVar()中的未知代码抛出异常，将不调用m.unlock()。  
这样导致每一次请求互斥锁m的尝试都会失败，程序会永远阻塞在这里。  
但这并不是这段代码唯一的问题。它调用一些未知的函数getVar()，而m.lock()则是活动的。如果函数getVar()也试图获得相同的锁，调用m.lock，你猜会发生什么？当然，你知道，死锁。

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你想要一个更直观的例子吗？  
按不同顺序锁定互斥锁

![这里写图片描述][70]

线程1和线程2需要访问两个资源才能完成它们的工作。不幸的是，他们要求由两个互斥体以不同的顺序保护的资源。  
在这种情况下，线程执行将以这样的方式交织，即线程1得到互斥锁1，然后线程2得到互斥锁2，并且卡在这里。每个线程都希望得到另一个互斥锁。为此，线程必须等待资源的释放。

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代码来描述上面的图片：

// deadlock.cpp
    
    #include <iostream>
    #include <chrono>
    #include <mutex>
    #include <thread>
    
    struct CriticalData 
    {
        std::mutex mut;
    };
    
    void deadLock(CriticalData& a, CriticalData& b) 
    {
        a.mut.lock();
        std::cout << "get the first mutex" << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1));
        b.mut.lock();
        std::cout << "get the second mutex" << std::endl;
        // do something with a and b
        a.mut.unlock();
        b.mut.unlock();
    }
    
    int main()
    {
        CriticalData c1;
        CriticalData c2;
    
        std::thread t1([&] 
        {
            deadLock(c1, c2); 
        });
    
        std::thread t2([&] 
        {
            deadLock(c2, c1); 
        });
    
        t1.join();
        t2.join();
    }

线程t1和线程t2调用函数deadLock。  
为了执行deadLock，两个函数都需要临界数据c1和c2。因为对象c1和c2必须受到共享访问的保护，所以它们有互斥锁（为了这个示例代码简短些，除了互斥锁之外没有任何其他方法或成员）。  
函数中间只有一个大约1毫秒的睡眠，死锁了：

![这里写图片描述][70 1]

现在唯一的选择是按下Ctrl +C来杀死进程。

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原文地址：

http://www.modernescpp.com/index.php/the-risk-of-mutexes

[70]: /images/20220520/da530cc9b7a64af1adca89b89f5cab6d.png
[70 1]: /images/20220520/2be5c1f479fd46e99807ac1b3c6a2e58.png