39、Pthreads编程：互斥锁、死锁与条件变量详解

Pthreads编程：互斥锁、死锁与条件变量详解

1. 细粒度锁与互斥变量

在多线程编程中，对于列表等数据结构，我们可以使用单独的互斥变量来保护列表的每个元素。这种情况下，锁的粒度是细粒度的，多个线程可以同时访问列表的不同部分。然而，这也需要对同步机制进行大量的重新组织，可能会导致更大的开销。

2. 互斥变量与死锁

当多个线程操作由不同互斥变量保护的不同数据结构时，必须小心避免死锁。如果线程以不同的顺序锁定互斥变量，就可能会发生死锁。

例如，有两个线程T1和T2，以及两个互斥变量ma和mb：
- 线程T1先锁定ma，然后锁定mb；
- 线程T2先锁定mb，然后锁定ma。

如果T1在锁定ma后被运行时系统的调度器中断，使得T2能够成功锁定mb，就会发生死锁：
- T2在尝试锁定ma时会被阻塞，因为ma已经被T1锁定；
- 同样，T1在再次唤醒后尝试锁定mb时也会被阻塞，因为mb已经被T2锁定。

最终，两个线程都会永远被阻塞，相互等待对方释放锁。

为了避免死锁，可以采用以下两种策略：

2.1 固定锁定顺序

每个线程总是按照相同的预定义顺序锁定关键互斥变量。在上述例子中，线程T2必须按照与T1相同的顺序锁定ma和mb，即先锁定ma，再锁定mb。这样，由于T2在ma被T1锁定时无法锁定mb，就不会发生死锁。虽然具体的锁定顺序可以任意选择，但为了避免死锁，整个程序必须始终使用选定的顺序。如果这种顺序不符合程序结构，可以考虑使用回退策略。

2.2 回退策略

每个参与的线程可以按照自己