死锁
如果你将某个mutex
上锁了,却一直不释放,另一个线程访问该锁保护的资源的时候,就会发生死锁,这种情况下使用lock_guard
可以保证析构的时候能够释放锁,然而,当一个操作需要使用两个互斥元的时候,仅仅使用lock_guard
并不能保证不会发生死锁,如下面的例子:
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| #include <iostream> #include <thread> #include <string> #include <mutex> #include <fstream> using namespace std;
class LogFile { std::mutex _mu; std::mutex _mu2; ofstream f; public: LogFile() { f.open("log.txt"); } ~LogFile() { f.close(); } void shared_print(string msg, int id) { std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu); std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu2); f << msg << id << endl; cout << msg << id << endl; } void shared_print2(string msg, int id) { std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2); std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu); f << msg << id << endl; cout << msg << id << endl; } };
void function_1(LogFile& log) { for(int i=0; i>-100; i--) log.shared_print2(string("From t1: "), i); }
int main() { LogFile log; std::thread t1(function_1, std::ref(log));
for(int i=0; i<100; i++) log.shared_print(string("From main: "), i);
t1.join(); return 0; }
|
运行之后,你会发现程序会卡住,这就是发生死锁了。程序运行可能会发生类似下面的情况:
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| Thread A Thread B _mu.lock() _mu2.lock() _mu2.lock() _mu.lock()
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解决办法有很多:
可以比较mutex
的地址,每次都先锁地址小的,如:
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| if(&_mu < &_mu2){ _mu.lock(); _mu2.unlock(); } else { _mu2.lock(); _mu.lock(); }
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使用层次锁,将互斥锁包装一下,给锁定义一个层次的属性,每次按层次由高到低的顺序上锁。
这两种办法其实都是严格规定上锁顺序,只不过实现方式不同。
c++
标准库中提供了std::lock()
函数,能够保证将多个互斥锁同时上锁,
同时,lock_guard
也需要做修改,因为互斥锁已经被上锁了,那么lock_guard
构造的时候不应该上锁,只是需要在析构的时候释放锁就行了,使用std::adopt_lock
表示无需上锁:
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| std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2, std::adopt_lock); std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu, std::adopt_lock);
|
完整代码如下:
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| #include <iostream> #include <thread> #include <string> #include <mutex> #include <fstream> using namespace std;
class LogFile { std::mutex _mu; std::mutex _mu2; ofstream f; public: LogFile() { f.open("log.txt"); } ~LogFile() { f.close(); } void shared_print(string msg, int id) { std::lock(_mu, _mu2); std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu, std::adopt_lock); std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu2, std::adopt_lock); f << msg << id << endl; cout << msg << id << endl; } void shared_print2(string msg, int id) { std::lock(_mu, _mu2); std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2, std::adopt_lock); std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu, std::adopt_lock); f << msg << id << endl; cout << msg << id << endl; } };
void function_1(LogFile& log) { for(int i=0; i>-100; i--) log.shared_print2(string("From t1: "), i); }
int main() { LogFile log; std::thread t1(function_1, std::ref(log));
for(int i=0; i<100; i++) log.shared_print(string("From main: "), i);
t1.join(); return 0; }
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总结一下,对于避免死锁,有以下几点建议:
建议尽量同时只对一个互斥锁上锁。
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| { std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2); f << msg << id << endl; } { std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu); cout << msg << id << endl; }
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不要在互斥锁保护的区域使用用户自定义的代码,因为用户的代码可能操作了其他的互斥锁。
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| { std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2); user_function(); f << msg << id << endl; }
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如果想同时对多个互斥锁上锁,要使用std::lock()
。
给锁定义顺序(使用层次锁,或者比较地址等),每次以同样的顺序进行上锁。详细介绍可看C++并发编程实战。
作者:StormZhu