【Linux修行路】线程安全和死锁

• 函数是可重入的，那就是线程安全的

• 函数是不可重入的，那在多线程的场景下，有可能会引发线程安全问题

• 如果一个函数中有全局变量，那么这个函数既不是线程安全也不是可重入的。

1.6 可重入与线程安全的区别

• 可重入函数是线程安全函数的一种

• 线程安全不一定是可重入的，而可重入函数则一定是线程安全的

• 如果将对临界资源的访问加上锁，则这个函数就是线程安全的，但是如果忘记释放锁会导致死锁问题，该函数也是不可重入函数。

二、死锁

在使用锁的过程中，导致多线程代码不往后执行了，这就叫做死锁。一般导致死锁的原因是：各个线程均占有不会释放的资源，然后线程相互去申请被其它线程所占用的资源而处于永久等待的状态。这是产生死锁最普遍的情况。当然，还有其它情况，比如一个线程已经申请到了锁，在解锁之前又去申请锁，此时也会导致死锁。

一个线程连续申请锁导致的死锁问题：

void *GrabTickets(void *args)
{ThreaInfo *ti = static_cast<ThreaInfo*>(args);string name(ti->threadname_);while(true){pthread_mutex_lock(&lock);pthread_mutex_lock(&lock);if(tickets > 0){usleep(10000);printf("%s get a ticket: %d\n", name.c_str(), tickets);tickets--;pthread_mutex_unlock(&lock);}else{pthread_mutex_unlock(&lock);break;}usleep(13); // 用休眠来模拟抢到票的后续动作// pthread_mutex_unlock(ti->lock_); // 不能在这里解锁，因为 tickets == 0 的时候就直接跳出循环了，导致锁没有被释放，其它线程就会阻塞住}printf("%s quit...\n", name.c_str());
}

产生死锁的原因是，当第一个线程来的时候，第一次调用 pthread_mutex_lock(&lock) 成功申请到锁，此时内存空间中的1（锁）被交换到了第一个线程的上下文中，紧接着，第一个线程再次去调用 pthread_mutex_lock(&lock) 申请锁，在 3.3 小节展示的汇编代码中，申请锁的第一步是先把寄存器的值设置为0，而此时第一个线程这个寄存器里面放的是交换进来的1，设置成0以后，就导致 CPU 寄存器中、内存中，都没有1了，锁就这样凭空消失了。所以第一个线程在第二次去申请锁的时候就被挂起了，其它线程在第一次申请锁的时候就会被挂起，最终所有调用该函数的线程都会被挂起，这就是死锁。

一个线程申请到锁后，没有释放也会造成死锁

void *GrabTickets(void *args)
{ThreaInfo *ti = static_cast<ThreaInfo*>(args);string name(ti->threadname_);while(true){pthread_mutex_lock(&lock);pthread_mutex_lock(&lock);if(tickets > 0){usleep(10000);printf("%s get a ticket: %d\n", name.c_str(), tickets);tickets--;// pthread_mutex_unlock(&lock);}else{// pthread_mutex_unlock(&lock);break;}usleep(13); // 用休眠来模拟抢到票的后续动作// pthread_mutex_unlock(ti->lock_); // 不能在这里解锁，因为 tickets == 0 的时候就直接跳出循环了，导致锁没有被释放，其它线程就会阻塞住}printf("%s quit...\n", name.c_str());
}

所谓必要条件就是，当发生死锁时，下面四个条件都得满足，只要其中有任何一个条件不满足，就不会构成死锁。

• 互斥条件（前提）：一个资源每次只能被一个执行流使用。

• 请求与保持条件（原则）：一个执行流因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。

• 不剥夺条件（原则）：一个执行流已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。

• 循环等待条件：若干执行流之间形成一种头尾相接的循环等待资源的关系。

2.2 如何避免产生死锁？

理念：破坏上面的四个必要条件，只需要一个不满足即可。

方法：第一个条件可以通过不使用锁来破坏；第二个条件可以通过使用非阻塞接口来申请锁资源进行破坏；第三个条件可以通过释放对应的锁来破坏；第四个条件需要通过程序员编码进行解决。

• 破坏死锁的四个必要条件

• 加锁顺序一致

• 避免锁未释放的场景

• 资源一次性分配

避免死锁的算法：

• 死锁检测算法
• 银行家算法

🎁结语：

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