面试题：Rust锁中毒对并发编程的影响

Question

阐述Rust锁中毒问题对并发程序的正确性、性能以及资源管理方面会产生哪些具体影响，并举例说明。

Answer 1

对并发程序正确性的影响

• 死锁风险增加：当一个线程获取了锁并发生了panic，该锁可能会进入中毒状态。其他等待该锁的线程会永远阻塞，导致死锁。例如，假设有两个线程A和B，共享一个互斥锁Mutex保护的数据。线程A获取锁后进行一些操作，期间发生panic，锁中毒。线程B尝试获取该锁，由于锁中毒，B将永远等待，导致程序无法继续执行。

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;

fn main() {
    let data = Arc::new(Mutex::new(0));
    let data_clone = data.clone();

    let thread1 = thread::spawn(move || {
        let mut guard = data_clone.lock().unwrap();
        // 模拟一些可能发生panic的操作
        panic!("Something went wrong");
        *guard += 1;
    });

    let thread2 = thread::spawn(move || {
        let mut guard = data.lock().unwrap();
        *guard += 1;
    });

    thread1.join().unwrap();
    thread2.join().unwrap();
}

在上述代码中，线程1获取锁后panic，锁中毒，线程2获取锁时会阻塞。

• 数据不一致：如果一个线程在持有锁时panic，其他线程可能无法再安全地访问受保护的数据。例如，假设一个银行转账操作，从账户A向账户B转账，在获取锁修改账户A余额后，还未修改账户B余额时发生panic，锁中毒，其他线程可能无法正确处理后续转账操作，导致数据不一致。

对并发程序性能的影响

• 线程阻塞浪费资源：等待中毒锁的线程处于阻塞状态，占用系统资源但不执行有用的工作。这些线程无法参与其他任务，降低了整个系统的并发性能。例如在一个多线程的Web服务器中，如果处理请求的线程因为等待中毒锁而阻塞，会导致其他请求得不到及时处理，降低服务器的吞吐量。

对并发程序资源管理的影响

• 资源泄漏：如果锁保护的资源在锁中毒时没有正确释放，可能导致资源泄漏。例如，锁保护一个文件描述符，持有锁的线程panic后，文件描述符可能没有被正确关闭，导致文件资源一直被占用，直到程序结束。

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::fs::File;
use std::thread;

fn main() {
    let file = Arc::new(Mutex::new(File::create("test.txt").unwrap()));
    let file_clone = file.clone();

    let thread1 = thread::spawn(move || {
        let mut guard = file_clone.lock().unwrap();
        // 模拟一些可能发生panic的操作
        panic!("Something went wrong");
        // 这里文件描述符没有机会正确关闭
    });

    let thread2 = thread::spawn(move || {
        let mut guard = file.lock().unwrap();
        // 由于锁中毒，线程2可能无法获取锁来关闭文件
    });

    thread1.join().unwrap();
    thread2.join().unwrap();
}

在上述代码中，线程1获取锁后panic，文件资源可能无法正确释放。