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:
#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:
Thread A Thread B
_mu.lock() _mu2.lock()
//死锁 //死锁
_mu2.lock() _mu.lock()
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:if(&_mu < &_mu2){ _mu.lock(); _mu2.unlock(); } else { _mu2.lock(); _mu.lock(); }
- 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,
std::lock(_mu, _mu2);
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:
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:
#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;
}
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。
{ std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2); //do something f << msg << id << endl; } { std::lock_guard<std::mutex> guard2(_mu); cout << msg << id << endl; }
-
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。
{ std::lock_guard<std::mutex> guard(_mu2); user_function(); // never do this!!! f << msg << id << endl; }
- 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。
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