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死鎖的危害

死鎖出現(xiàn)的原因

死鎖的解決方法

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????????死鎖是計算機科學(xué)中一個非常重要的概念，特別是在多線程、并發(fā)編程以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等領(lǐng)域中。下面是關(guān)于死鎖的危害、出現(xiàn)原因和解決方法的基礎(chǔ)概述：

死鎖的危害

1. 資源浪費：死鎖導(dǎo)致系統(tǒng)中的資源被無效地占用，而無法釋放，從而浪費了系統(tǒng)資源。
2. 程序停滯：死鎖會導(dǎo)致相關(guān)進程或線程被永久阻塞，無法繼續(xù)執(zhí)行，從而影響系統(tǒng)的正常運行。
3. 系統(tǒng)崩潰：在一些情況下，死鎖可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，從而造成嚴重的后果。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>std::mutex mutex1;
std::mutex mutex2;void function1() {std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2);std::cout << "Function 1 acquired mutex1 and mutex2\n";
}void function2() {std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1);std::cout << "Function 2 acquired mutex2 and mutex1\n";
}int main() {std::thread t1(function1);std::thread t2(function2);t1.join();t2.join();return 0;
}

????????這段代碼創(chuàng)建了兩個線程，每個線程都試圖獲取兩個互斥量（mutex1和mutex2）的所有權(quán)，但是獲取的順序是相反的。如果這兩個線程同時運行，就會發(fā)生死鎖，因為一個線程持有了mutex1，但試圖獲取mutex2，而另一個線程持有了mutex2，但試圖獲取mutex1，從而導(dǎo)致彼此互相等待，最終導(dǎo)致程序停滯。

????????為了避免死鎖，需要確保在多個線程中獲取互斥量的順序是一致的。

死鎖出現(xiàn)的原因

死鎖通常發(fā)生在多個進程或線程之間，由于彼此持有對方所需的資源而導(dǎo)致的循環(huán)等待。常見的原因包括：

1. 資源競爭：多個進程爭奪有限的資源，但由于資源分配不當(dāng)或者進程執(zhí)行順序不當(dāng)，導(dǎo)致發(fā)生死鎖。
2. 進程推進順序不當(dāng)：當(dāng)多個進程按照不同的順序獲取資源，但釋放資源的順序不當(dāng)時，可能導(dǎo)致死鎖。
3. 并發(fā)訪問共享資源：多個進程同時訪問共享資源，并且不加控制地相互等待對方釋放資源，從而導(dǎo)致死鎖。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>std::mutex mutex;void access_shared_resource(int thread_id) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex); // 獲取互斥鎖std::cout << "Thread " << thread_id << " is accessing the shared resource.\n";std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模擬訪問共享資源需要的時間// 假設(shè)這里需要訪問另一個共享資源std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex); // 再次獲取互斥鎖，嘗試訪問另一個共享資源std::cout << "Thread " << thread_id << " is accessing another shared resource.\n";
}int main() {std::thread t1(access_shared_resource, 1);std::thread t2(access_shared_resource, 2);t1.join();t2.join();return 0;
}

????????在這個例子中，兩個線程 t1 和 t2 同時嘗試訪問共享資源，并且在獲取第一個共享資源后，又嘗試獲取另一個共享資源。然而，它們沒有適當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)共享資源的訪問順序，而是簡單地相互等待對方釋放資源，這可能導(dǎo)致死鎖。

????????這個例子展示了并發(fā)訪問共享資源時可能發(fā)生的死鎖情況，因為多個進程（或線程）同時訪問共享資源，并且不加控制地相互等待對方釋放資源，從而導(dǎo)致了死鎖的發(fā)生。

死鎖的解決方法

1. 避免死鎖：通過合理地設(shè)計算法和資源分配策略，使系統(tǒng)盡量避免進入死鎖狀態(tài)。比如，銀行家算法等。
2. 檢測與恢復(fù)：設(shè)計算法檢測系統(tǒng)中的死鎖，并且在檢測到死鎖時采取相應(yīng)的措施進行恢復(fù)，如中斷一些進程或者回滾操作。
3. 預(yù)防死鎖：采用一些方法預(yù)防死鎖的發(fā)生，例如破壞死鎖產(chǎn)生的必要條件之一，比如破壞循環(huán)等待條件、破壞互斥條件等。
4. 資源分配策略：采用合適的資源分配策略，確保資源的有效利用，并且盡量減少死鎖的發(fā)生。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>std::mutex mutex1;
std::mutex mutex2;void function1() {std::lock(mutex1, mutex2); // 使用 std::lock 來一次性獲取多個互斥量的所有權(quán)，避免死鎖std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1, std::adopt_lock); // 使用 std::adopt_lock 參數(shù)表示已經(jīng)擁有互斥量的所有權(quán)std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2, std::adopt_lock);std::cout << "Function 1 acquired mutex1 and mutex2\n";// 這里執(zhí)行任務(wù)
}void function2() {std::lock(mutex1, mutex2); // 使用 std::lock 來一次性獲取多個互斥量的所有權(quán)，避免死鎖std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1, std::adopt_lock); // 使用 std::adopt_lock 參數(shù)表示已經(jīng)擁有互斥量的所有權(quán)std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2, std::adopt_lock);std::cout << "Function 2 acquired mutex1 and mutex2\n";// 這里執(zhí)行任務(wù)
}int main() {std::thread t1(function1);std::thread t2(function2);t1.join();t2.join();return 0;
}

????????在這個例子中，function1 和 function2 都試圖獲取 mutex1 和 mutex2 的所有權(quán)。通過使用 std::lock 函數(shù)一次性獲取多個互斥量的所有權(quán)，并且使用 std::adopt_lock 參數(shù)表示已經(jīng)擁有互斥量的所有權(quán)，可以避免死鎖的發(fā)生。這種方式可以保證無論線程以什么順序獲取鎖，都不會發(fā)生死鎖。?

????????這些方法通常是根據(jù)具體情況和需求來選擇和應(yīng)用的，不能一概而論。在實際應(yīng)用中，通常需要根據(jù)系統(tǒng)的特點和需求綜合考慮，選擇合適的死鎖處理方法。