面试题：Go语言中Mutex锁死锁场景分析与解决

Question

假设有两个goroutine，分别为A和B。A先获取Mutex锁m1，然后尝试获取m2；B先获取Mutex锁m2，然后尝试获取m1，这样就可能导致死锁。请描述如何检测这种死锁情况，并提出至少两种避免这种死锁的方法，同时编写代码实现其中一种方法。

Answer 1

检测死锁情况

在Go语言中，运行时系统本身会检测死锁。当程序发生死锁时，Go运行时会输出死锁相关信息到标准错误输出，包括涉及的goroutine以及它们当前正在阻塞的操作。例如，在程序运行时，如果出现死锁，会类似如下输出：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [semacquire]:
sync.runtime_Semacquire(0x1400009c020)
        /usr/local/go/src/runtime/sema.go:56 +0x38
sync.(*Mutex).lock(0x1400009c020)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:81 +0x8c
sync.(*Mutex).Lock(...)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:49
main.main.func1()
        /Users/user/go/src/github.com/user/test/main.go:11 +0x54

goroutine 2 [semacquire]:
sync.runtime_Semacquire(0x1400009c040)
        /usr/local/go/src/runtime/sema.go:56 +0x38
sync.(*Mutex).lock(0x1400009c040)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:81 +0x8c
sync.(*Mutex).Lock(...)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:49
main.main.func2()
        /Users/user/go/src/github.com/user/test/main.go:16 +0x54

goroutine 3 [syscall]:
os/signal.signal_recv(0x1400000c008)
        /usr/local/go/src/runtime/sigqueue.go:137 +0x90
os/signal.loop()
        /usr/local/go/src/os/signal/signal_unix.go:23 +0x20
created by os/signal.init.0
        /usr/local/go/src/os/signal/signal_unix.go:28 +0x40

避免死锁的方法

1. 固定锁的获取顺序：所有goroutine都按照相同的顺序获取锁。例如，无论是A还是B，都先获取m1，再获取m2。这样就不会出现相互等待对方释放锁的情况。
2. 使用超时机制：在获取锁时设置一个超时时间。如果在规定时间内没有获取到锁，则放弃获取并进行相应处理，避免无限期等待。

代码实现（固定锁的获取顺序）

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    m1 sync.Mutex
    m2 sync.Mutex
)

func main() {
    var wg sync.WaitGroup
    wg.Add(2)

    // goroutine A
    go func() {
        defer wg.Done()
        m1.Lock()
        defer m1.Unlock()
        m2.Lock()
        defer m2.Unlock()
        fmt.Println("goroutine A got both locks")
    }()

    // goroutine B
    go func() {
        defer wg.Done()
        m1.Lock()
        defer m1.Unlock()
        m2.Lock()
        defer m2.Unlock()
        fmt.Println("goroutine B got both locks")
    }()

    wg.Wait()
}

在上述代码中，两个goroutine都按照先获取m1锁，再获取m2锁的顺序执行，从而避免了死锁。