线程同步之死锁

本文深入探讨了死锁这一常见并发问题,详细解释了死锁产生的四个必要条件,并通过一个生动的例子展示了死锁如何在实际场景中发生。此外,还提供了一段Java代码示例,演示了两个线程如何因竞争资源而导致死锁的情况。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

死锁

  • 如果出现了同步嵌套,那么必定会产生死锁问题;
  • 两个或者两个以上的线程在执行的过程中,因争夺资源产生的一种互相等待现象。
产生死锁的条件
  • 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用;
  • 请求与保持条件:一个进程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:进程已获得的资源,只有自己可以释放资源,不可以被强行剥夺;
  • 循环等待条件: 若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
举个例子:

​ 小丽和小红是一对好朋友,有一天她们两个都想要化妆,刚开始,小丽拿了镜子,小红拿了口红,然后小丽等待小红释放口红的资源,小红等待小丽释放镜子的资源,两个线程互相等待对方释放资源。

代码实现:

public class TestDeadLock {

    public static void main(String[] args) {
        MakeUp girl1 = new MakeUp(true,"小丽");
        MakeUp girl2 = new MakeUp(false,"小红");
        new Thread(girl1).start();
        new Thread(girl2).start();
    }

}

class MakeUp extends Thread {
    static String mirror = new String();
    static String tipStick = new String();
    boolean flag = true;
    String girlName;

    public MakeUp(boolean flag,String girlName) {
        this.flag = flag;
        this.girlName = girlName;
    }
    public String getGirlName(){
        return girlName;
    }
    @Override
    public void run() {
        if (flag) {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println( getGirlName()+ "拿到了镜子");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (tipStick) {
                    System.out.println(getGirlName() + "拿到了口红");
                }
            }
        } else {
            synchronized (tipStick) {
                System.out.println(getGirlName() + "拿到了口红");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (mirror) {
                    System.out.println(getGirlName() + "拿到了镜子");
                }
            }
        }
    }
}




在这里插入图片描述
运行结果如上图所示,就造成了死锁,在我们以后的开发中一定要避免死锁的问题。

### 嵌入式系统中的进程和线程同步、互斥及死锁 #### 同步的概念 在多任务环境中,同步是指协调不同任务之间的执行顺序以确保它们能够按照预期的方式运行。对于嵌入式系统而言,同步通常涉及线程间或中断与线程间的协作。信号量作为一种灵活的同步工具,不仅可以用于线程间的同步[^1],还可以扩展至资源计数等功能。 #### 互斥的概念 为了避免多个进程或线程同时访问共享资源而导致的竞争条件问题,引入了互斥机制。通过互斥机制,可以保证某一时刻只有一个任务能访问特定的共享资源[^3]。常见的互斥实现方式包括使用互斥锁(mutex)。例如,在调用 `pthread_mutex_lock()` 函数时,如果互斥锁已被占用,则当前线程会被阻塞直至锁释放[^4]。 #### 死锁及其成因 死锁指的是两个或更多任务由于相互等待对方持有的资源而陷入永久停滞的状态。这种现象可能由不恰当的资源共享策略引起。为了防止死锁的发生,需要遵循一定的设计原则,比如避免循环等待或者采用超时机制来打破僵局。 #### 解决方案概述 针对上述提到的各种情况,以下是几种常用的解决方案: - **利用基本同步原语**:现代操作系统提供了诸如临界区、互斥量、信号量以及事件这样的基础构建块来处理复杂的同步需求[^2]。 - **高级抽象层支持**:一些更复杂的需求可以通过组合低级组件创建更高层次的对象模型如管程(barrier)等完成相应功能的支持。 下面给出一段简单的 C++ 实现互斥的例子: ```cpp #include <pthread.h> #include <stdio.h> pthread_mutex_t mutex; void* thread_function(void*) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 尝试获取锁 printf("Thread has acquired the lock.\n"); // 执行受保护的操作... pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放锁 } int main(){ pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_t t1,t2; pthread_create(&t1,NULL,thread_function,NULL); pthread_create(&t2,NULL,thread_function,NULL); pthread_join(t1,NULL); pthread_join(t2,NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); } ``` 此代码展示了如何定义并初始化一个互斥对象,并让两条独立的工作流安全地依次对其进行操作而不发生冲突。
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