面试题：Rust并发编程中如何有效避免死锁

线程间同步机制设计

Mutex（互斥锁）：
- 适用场景：当只有一个线程需要对共享资源进行读写操作时，使用Mutex。例如，多个线程可能会访问一个全局计数器，对其进行递增操作。
- 使用方式：在Rust中，通过std::sync::Mutex来创建互斥锁。首先，将共享资源包裹在Mutex中，如let counter = Mutex::new(0);。然后在线程中获取锁才能访问和修改资源，例如：

use std::sync::Mutex;
use std::thread;

let counter = Mutex::new(0);
let handle = thread::spawn(move || {
    let mut num = counter.lock().unwrap();
    *num += 1;
});
handle.join().unwrap();

RwLock（读写锁）：
- 适用场景：当有多个线程需要读共享资源，而只有少数线程需要写共享资源时，使用RwLock。比如一个配置文件，多个线程可能读取配置信息，但只有特定的管理线程会修改配置。
- 使用方式：在Rust中，通过std::sync::RwLock来创建读写锁。将共享资源包裹在RwLock中，如let config = RwLock::new(Config::default());。读操作获取读锁，写操作获取写锁，示例如下：

use std::sync::RwLock;
use std::thread;

let config = RwLock::new(Config::default());
let read_handle = thread::spawn(move || {
    let conf = config.read().unwrap();
    // 读取配置信息
});
let write_handle = thread::spawn(move || {
    let mut conf = config.write().unwrap();
    // 修改配置信息
});
read_handle.join().unwrap();
write_handle.join().unwrap();

死锁产生原因

循环依赖：例如线程A持有锁1，等待获取锁2，而线程B持有锁2，等待获取锁1，形成循环等待，导致死锁。
锁获取顺序不一致：假设有两个锁lock1和lock2，线程1先获取lock1再获取lock2，而线程2先获取lock2再获取lock1。如果线程1获取了lock1，线程2获取了lock2，此时它们相互等待对方释放锁，就会产生死锁。

预防策略原理

固定锁获取顺序：确保所有线程以相同的顺序获取锁。例如，总是先获取锁1，再获取锁2。这样就不会出现循环依赖导致的死锁。如果所有线程都按照这个顺序获取锁，当一个线程获取了锁1后，其他线程必须等待它释放锁1才能获取锁1进而获取锁2，避免了死锁。
资源分配图算法：在复杂场景下，可以使用资源分配图算法（如银行家算法的变体）来检测和避免死锁。它通过跟踪资源的分配和请求情况，确保系统不会进入死锁状态。当一个线程请求资源时，算法检查该请求是否会导致系统进入不安全状态（可能导致死锁），如果会，则拒绝请求，直到系统处于安全状态。
超时机制：在获取锁时设置超时时间。如果在规定时间内没有获取到锁，线程可以放弃当前操作并释放已获取的锁，然后重试或者执行其他操作。例如使用try_lock方法并结合std::time::Duration设置超时，如if let Ok(mut num) = counter.try_lock().unwrap_or_else(|e| { if e.is_timeout() { return; } e.into_inner() }) { *num += 1; }。这样可以避免线程无限期等待锁，从而防止死锁。

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面试题：Rust并发编程中如何有效避免死锁

知识考点

面试题答案

线程间同步机制设计

死锁产生原因

预防策略原理