24.多线程为什么会发生死锁，死锁是什么？死锁产生的条件，如何解决死锁？
1. 死锁（Deadlock）是什么？
死锁是指多个线程（或进程）在执行过程中，因争夺资源而陷入互相等待的状态，导致所有线程都无法继续执行，程序卡死。
举例
线程A持有锁1，并尝试获取锁2；线程B持有锁2，并尝试获取锁1；结果：两个线程互相等待对方释放锁，程序无法继续运行。
2. 死锁产生的四个必要条件（Coffman条件）
死锁的发生必须同时满足以下四个条件，只要破坏其中一个，就能避免死锁：
条件解释互斥条件资源一次只能被一个线程占用（如锁、文件句柄等）。占有并等待线程持有至少一个资源，并等待获取其他被占用的资源。不可抢占已分配给线程的资源不能被其他线程强行夺取，必须由持有者主动释放。循环等待存在一个线程等待环路（如A等B，B等A）。3. 死锁的解决方案
(1) 预防死锁（破坏必要条件）
破坏互斥条件： 某些资源可以改为共享访问（如只读数据），但多数资源（如锁）必须互斥，难以完全避免。破坏占有并等待：
一次性申请所有资源：线程在运行前申请全部所需资源，否则不执行（如 std::lock 同时获取多个锁）。超时机制：尝试获取锁时设置超时，超时后释放已持有的锁（如 try_lock_for）。
破坏不可抢占： 允许系统强制剥夺资源（如数据库事务回滚），但实现复杂，可能引发数据不一致。破坏循环等待：
按固定顺序获取锁：所有线程必须按相同顺序申请资源（如先锁A再锁B）。层级锁：将资源分层，线程必须按层级顺序加锁。
(2) 避免死锁（运行时检测）
银行家算法： 系统动态检查资源分配是否会导致死锁，仅在安全时分配资源（适用于已知资源总量的场景）。死锁检测与恢复：
定期检测是否存在循环等待，若发现则终止某些线程或回滚操作（如数据库系统）。
(3) 忽略死锁
某些场景（如短期运行程序）可接受死锁，直接重启程序（如开发调试阶段）。
4. 代码示例：死锁 vs 解决方案
(a) 典型死锁（循环等待）
#include
#include
#include
std::mutex mtx1, mtx2;
void threadA() {
mtx1.lock();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟耗时操作
mtx2.lock(); // 等待线程B释放mtx2
std::cout << "Thread A finished\n";
mtx2.unlock();
mtx1.unlock();
}
void threadB() {
mtx2.lock();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
mtx1.lock(); // 等待线程A释放mtx1
std::cout << "Thread B finished\n";
mtx1.unlock();
mtx2.unlock();
}
int main() {
std::thread t1(threadA);
std::thread t2(threadB);
t1.join();
t2.join(); // 程序卡死！
return 0;
}
(b) 解决方案1：按固定顺序加锁
void threadA() {
mtx1.lock();
mtx2.lock(); // 所有线程必须先锁mtx1，再锁mtx2
std::cout << "Thread A finished\n";
mtx2.unlock();
mtx1.unlock();
}
void threadB() {
mtx1.lock(); // 遵守相同顺序
mtx2.lock();
std::cout << "Thread B finished\n";
mtx2.unlock();
mtx1.unlock();
}
© 解决方案2：使用 std::lock 一次性获取多个锁
void threadA() {
std::lock(mtx1, mtx2); // 原子化获取多个锁
std::cout << "Thread A finished\n";
mtx2.unlock();
mtx1.unlock();
}
5. 实际开发中的建议
尽量减少锁的持有时间（如缩小临界区范围）。避免嵌套锁：如果必须用多个锁，确保所有线程按相同顺序加锁。使用RAII管理锁（如 std::lock_guard、std::unique_lock），避免忘记解锁。考虑无锁编程：如使用原子操作（std::atomic）或线程安全数据结构。
总结
问题关键点死锁定义多个线程互相等待资源，导致程序卡死。四个必要条件互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待（破坏任一个即可避免死锁）。解决方案预防（破坏条件）、避免（银行家算法）、检测恢复、忽略。最佳实践按顺序加锁、缩短锁生命周期、使用RAII、无锁编程。