面试题：C语言线程池任务队列的并发访问控制

使用同步机制确保任务队列并发访问安全
- 互斥锁（Mutex）：
  - 定义一个互斥锁变量，例如 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER。
  - 在往任务队列添加任务的函数中，在访问任务队列相关操作（如添加新任务到队列数据结构）前，调用 pthread_mutex_lock(&mutex) 来获取互斥锁，操作完成后调用 pthread_mutex_unlock(&mutex) 释放互斥锁。示例代码如下：

void add_task(task_queue *queue, task *new_task) {
    pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
    // 将新任务添加到队列的具体操作
    // 例如：queue->tasks[queue->tail++] = new_task;
    pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
}

 - 在从任务队列取出任务的函数中，同样在访问任务队列相关操作（如从队列中取出任务）前获取互斥锁，操作完成后释放互斥锁。示例代码如下：

task* get_task(task_queue *queue) {
    pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
    task *ret_task = NULL;
    // 从队列中取出任务的具体操作
    // 例如：if (queue->head < queue->tail) { ret_task = queue->tasks[queue->head++]; }
    pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
    return ret_task;
}

条件变量（Condition Variable）：
- 定义一个条件变量 pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER。
- 当从任务队列取任务时，如果队列为空，线程需要等待有新任务加入。此时，线程调用 pthread_cond_wait(&cond, &mutex)，这个函数会自动释放之前获取的互斥锁，并使线程进入等待状态。当有新任务加入队列时，添加任务的线程调用 pthread_cond_signal(&cond) 或 pthread_cond_broadcast(&cond) 来唤醒等待的线程。唤醒后，pthread_cond_wait 函数会重新获取互斥锁。示例代码如下：

task* get_task(task_queue *queue) {
    pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
    while (queue->head == queue->tail) {
        pthread_cond_wait(&queue->cond, &queue->mutex);
    }
    task *ret_task = queue->tasks[queue->head++];
    pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
    return ret_task;
}

void add_task(task_queue *queue, task *new_task) {
    pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
    // 将新任务添加到队列的具体操作
    // 例如：queue->tasks[queue->tail++] = new_task;
    pthread_cond_signal(&queue->cond);
    pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
}

可能出现的死锁情况及避免方法
- 死锁情况：
  - 嵌套锁死锁：如果代码中有多个互斥锁，并且不同线程以不同顺序获取这些锁，就可能导致死锁。例如，线程A先获取互斥锁 mutex1，然后尝试获取 mutex2，而线程B先获取 mutex2，然后尝试获取 mutex1，这样就会形成死锁。
  - 条件变量死锁：在使用条件变量时，如果没有正确处理互斥锁，也可能出现死锁。例如，在调用 pthread_cond_wait 前没有获取互斥锁，或者在 pthread_cond_signal 或 pthread_cond_broadcast 后没有释放互斥锁，都可能导致死锁。
- 避免方法：
  - 统一锁获取顺序：对于多个互斥锁的情况，规定所有线程以相同顺序获取锁。例如，如果有 mutex1 和 mutex2，所有线程都先获取 mutex1，再获取 mutex2。
  - 正确使用条件变量和互斥锁：严格按照先获取互斥锁，再调用 pthread_cond_wait；先调用 pthread_cond_signal 或 pthread_cond_broadcast，再释放互斥锁的顺序进行操作。同时，在使用条件变量的等待循环中，确保条件判断是基于共享资源的状态，避免虚假唤醒导致的问题。

面试题：C语言线程池任务队列的并发访问控制

知识考点

面试题答案