面试题：C语言中多线程死锁的常见场景及避免策略

Question

在Linux C语言多线程服务器开发中，阐述至少两种多线程死锁的常见场景，并说明对应的避免策略。

Answer 1

常见场景1：循环等待资源

• 场景描述：多个线程按不同顺序请求多个资源，形成循环等待的情况。例如，线程A持有资源R1并请求资源R2，线程B持有资源R2并请求资源R1，此时两个线程相互等待对方释放资源，从而导致死锁。
• 避免策略：
  • 资源分配图算法：使用资源分配图算法（如银行家算法）来检测和避免死锁。通过对资源请求和分配状态进行监控和评估，确保每次资源分配都不会导致系统进入不安全状态。
  • 资源排序：为所有资源分配一个唯一的序号，线程请求资源时按照序号从小到大的顺序进行请求。这样可以避免循环等待资源的情况发生。

常见场景2：锁嵌套使用不当

• 场景描述：一个线程在持有一把锁的情况下，又尝试获取另一把锁，而另一个线程以相反的顺序获取这两把锁。例如，线程1先获取锁L1，然后尝试获取锁L2；线程2先获取锁L2，然后尝试获取锁L1，最终导致死锁。
• 避免策略：
  • 减少锁嵌套：尽量减少锁的嵌套使用，将需要锁保护的代码逻辑简化，避免不必要的锁嵌套层次。
  • 统一加锁顺序：制定一个统一的加锁顺序规则，所有线程都按照这个顺序获取锁。例如，在整个程序中规定先获取锁L1，再获取锁L2，无论在何种情况下都遵循这个顺序。