面试题：C语言Linux消息队列在高并发场景下的错误处理策略

可能出现的错误

数据竞争：多个线程同时读写消息队列，可能导致数据不一致，比如读线程读到部分写入的数据，或者写线程覆盖了其他写线程未完成的写入。
死锁：如果使用锁机制来保护消息队列，在获取和释放锁的顺序不当的情况下，可能会出现死锁。例如，线程A持有锁1并尝试获取锁2，而线程B持有锁2并尝试获取锁1。
资源耗尽：高并发情况下，可能会出现消息队列资源（如内存）耗尽的情况，例如过多的消息堆积导致内存溢出。
消息丢失：在多线程环境下，由于竞争条件，可能会出现消息没有被正确放入队列或者被错误丢弃的情况。

错误处理机制设计

使用互斥锁（Mutex）：
- 在读写消息队列的关键代码段前后加锁，确保同一时间只有一个线程能对消息队列进行操作。例如：

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t queue_mutex;

void init_queue() {
    pthread_mutex_init(&queue_mutex, NULL);
}

void write_to_queue(message_t msg) {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    // 写入消息队列的实际代码
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

message_t read_from_queue() {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    // 从消息队列读取消息的实际代码
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

条件变量（Condition Variable）：
- 用于解决线程间的同步问题。比如当消息队列空时，读线程等待，当有新消息写入时，通知读线程。

pthread_cond_t queue_not_empty;

void init_queue() {
    pthread_mutex_init(&queue_mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&queue_not_empty, NULL);
}

message_t read_from_queue() {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    while (queue_is_empty()) {
        pthread_cond_wait(&queue_not_empty, &queue_mutex);
    }
    // 从消息队列读取消息的实际代码
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

void write_to_queue(message_t msg) {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    // 写入消息队列的实际代码
    pthread_cond_signal(&queue_not_empty);
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

资源监控与管理：
- 定期检查消息队列占用的资源（如内存），当接近资源上限时，采取相应措施，如丢弃旧消息、通知管理员或扩展资源。

#define MAX_QUEUE_SIZE 1000
int queue_size = 0;

void write_to_queue(message_t msg) {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    if (queue_size >= MAX_QUEUE_SIZE) {
        // 处理队列已满的情况，例如丢弃旧消息
        remove_oldest_message();
    }
    // 写入消息并更新队列大小
    queue_size++;
    pthread_cond_signal(&queue_not_empty);
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

日志记录：
- 记录所有对消息队列的操作和可能出现的错误，便于调试和问题排查。

#include <stdio.h>
#include <time.h>

void log_message(const char* msg) {
    time_t now;
    time(&now);
    struct tm *tm_info;
    tm_info = localtime(&now);

    char time_str[26];
    strftime(time_str, 26, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm_info);

    FILE* log_file = fopen("queue_log.txt", "a");
    if (log_file) {
        fprintf(log_file, "%s: %s\n", time_str, msg);
        fclose(log_file);
    }
}

void write_to_queue(message_t msg) {
    pthread_mutex_lock(&queue_mutex);
    // 写入消息队列的实际代码
    log_message("Message written to queue");
    pthread_cond_signal(&queue_not_empty);
    pthread_mutex_unlock(&queue_mutex);
}

异常处理：
- 在关键操作（如内存分配）周围添加异常处理代码，确保程序在出现错误时不会崩溃。

message_t* create_message() {
    message_t* msg = (message_t*)malloc(sizeof(message_t));
    if (!msg) {
        log_message("Memory allocation failed");
        // 可以选择抛出异常或返回错误码
        return NULL;
    }
    return msg;
}

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