面试题：Go并发编程中互斥锁死锁检测的实现思路

使用标准库工具检测死锁

Go 语言标准库中的 runtime 包提供了死锁检测功能。当程序发生死锁时，运行时系统会自动检测到并输出详细的错误信息，包括死锁发生的位置和涉及的 goroutine 堆栈信息。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var mu sync.Mutex
    mu.Lock()
    go func() {
        mu.Lock()
        fmt.Println("This will not be printed")
        mu.Unlock()
    }()
    mu.Unlock()
}

运行上述代码，当发生死锁时，Go 运行时会打印类似如下信息：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

goroutine 1 [semacquire]:
sync.runtime_SemacquireMutex(0xc00001c080, 0x0, 0x0)
        /usr/local/go/src/runtime/sema.go:713 +0x4e
sync.(*Mutex).Lock(0xc00001c080)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:81 +0x9c
main.main()
        /Users/user/go/src/demo/main.go:8 +0x109

goroutine 3 [semacquire]:
sync.runtime_SemacquireMutex(0xc00001c080, 0x0, 0x0)
        /usr/local/go/src/runtime/sema.go:713 +0x4e
sync.(*Mutex).Lock(0xc00001c080)
        /usr/local/go/src/sync/mutex.go:81 +0x9c
main.main.func1()
        /Users/user/go/src/demo/main.go:10 +0x42
created by main.main
        /Users/user/go/src/demo/main.go:9 +0xf6

自己实现简单死锁检测机制

数据结构设计

记录锁状态的结构体：

type LockStatus struct {
    locked   bool
    owner    int
    waitList []int
}

locked 表示锁当前是否被锁定。
owner 记录当前持有锁的 goroutine ID（可以通过 runtime.GoID() 获取）。
waitList 是等待获取锁的 goroutine ID 列表。

全局锁状态映射：

var lockStates = make(map[*sync.Mutex]LockStatus)

用于存储所有需要检测的互斥锁的状态。

检测逻辑

获取锁前：
- 在获取锁（mu.Lock()）之前，记录当前 goroutine ID，检查锁的状态。
- 如果锁已被锁定，将当前 goroutine ID 添加到等待列表 waitList 中。
获取锁后：
- 获取锁成功后（mu.Lock() 调用返回），更新锁状态，设置 locked 为 true，owner 为当前 goroutine ID，并清空 waitList。
释放锁时：
- 在释放锁（mu.Unlock()）时，检查锁的 owner 是否为当前 goroutine ID，如果是，将 locked 设置为 false，并从等待列表中取出第一个 goroutine ID，假设为 nextGoroutineID，标记其可以获取锁。
死锁检测：
- 可以定期（例如通过一个定时 goroutine）检查 lockStates 中的所有锁状态。
- 如果某个锁处于锁定状态，且等待列表不为空，并且等待列表中的 goroutine 所等待的锁又被其他等待列表中的 goroutine 持有，形成了循环等待，就判定为死锁。

优缺点

优点：
- 定制性：可以根据具体需求定制检测逻辑和处理方式，例如可以更精细地控制检测频率、输出更符合业务需求的死锁报告等。
- 深入理解：实现过程有助于深入理解死锁原理和 Go 语言并发编程机制。
缺点：
- 复杂性：实现相对复杂，需要处理各种边界情况，如 goroutine 异常退出时对锁状态的清理等。
- 性能开销：定期检测会带来一定的性能开销，尤其是在高并发场景下，频繁的状态检查可能影响程序的整体性能。
- 局限性：只能检测自定义管理的锁的死锁情况，对于标准库或其他未纳入检测范围的锁无法检测。

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面试题：Go并发编程中互斥锁死锁检测的实现思路

知识考点

面试题答案

使用标准库工具检测死锁

自己实现简单死锁检测机制

数据结构设计

检测逻辑

优缺点