面试题：Rust CSP 模型下的进程同步与死锁处理

可能导致死锁的场景分析

循环依赖：进程 A 等待进程 B 通过通道发送的数据，而进程 B 又等待进程 A 通过另一个通道发送的数据，形成循环等待。例如，进程 A 持有资源 R1 并等待资源 R2，进程 B 持有资源 R2 并等待资源 R1。
资源分配不当：多个进程竞争有限的通道资源，如果分配策略不合理，可能导致某些进程一直无法获取所需资源而陷入死锁。

预防或解决死锁的方法

资源分配图算法：可以使用如银行家算法等资源分配图算法，在分配资源（通道数据等）之前检查是否会导致死锁。在 Rust 中可通过实现类似算法逻辑来确保资源分配的安全性。
打破循环依赖：调整进程交互逻辑，避免形成循环等待的情况。例如，可以重新设计进程间的通信顺序，确保不会出现相互等待的环。
超时机制：为每个通道操作设置超时。如果在规定时间内未完成操作，则认为出现异常，释放已占用资源并尝试重新执行或进行其他处理。

代码示例

使用超时机制解决死锁

use std::sync::mpsc::{channel, Receiver, Sender};
use std::thread;
use std::time::Duration;

fn main() {
    let (tx1, rx1): (Sender<i32>, Receiver<i32>) = channel();
    let (tx2, rx2): (Sender<i32>, Receiver<i32>) = channel();

    let handle1 = thread::spawn(move || {
        if let Ok(data) = rx2.recv_timeout(Duration::from_secs(1)) {
            println!("Thread 1 received: {}", data);
            tx1.send(data + 1).unwrap();
        } else {
            println!("Thread 1: Timeout occurred, releasing resources...");
        }
    });

    let handle2 = thread::spawn(move || {
        if let Ok(data) = rx1.recv_timeout(Duration::from_secs(1)) {
            println!("Thread 2 received: {}", data);
            tx2.send(data + 1).unwrap();
        } else {
            println!("Thread 2: Timeout occurred, releasing resources...");
        }
    });

    tx1.send(1).unwrap();
    handle1.join().unwrap();
    handle2.join().unwrap();
}

在上述代码中，两个线程通过通道进行通信，并设置了 1 秒的超时时间。如果在规定时间内未能接收到数据，线程会打印超时信息并释放资源，从而避免死锁。

打破循环依赖示例

use std::sync::mpsc::{channel, Receiver, Sender};
use std::thread;

fn main() {
    let (tx1, rx1): (Sender<i32>, Receiver<i32>) = channel();
    let (tx2, rx2): (Sender<i32>, Receiver<i32>) = channel();

    let handle1 = thread::spawn(move || {
        let data = 1;
        tx1.send(data).unwrap();
        if let Ok(result) = rx2.recv() {
            println!("Thread 1 received: {}", result);
        }
    });

    let handle2 = thread::spawn(move || {
        if let Ok(data) = rx1.recv() {
            let new_data = data + 1;
            tx2.send(new_data).unwrap();
        }
    });

    handle1.join().unwrap();
    handle2.join().unwrap();
}

此代码通过重新设计线程间的通信顺序，先由 thread1 发送数据，thread2 接收并处理后再返回数据，打破了可能出现的循环依赖，从而避免死锁。

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