面试题：Rust线程同步函数调用中的常见问题及解决

Question

在Rust线程中进行同步函数调用时，经常会遇到死锁问题。请描述死锁产生的原因，并给出至少一种在Rust中预防死锁的方法，结合具体的同步函数如`Mutex`等进行说明。

Answer 1

死锁产生原因

死锁通常在多个线程相互等待对方释放资源时发生。具体来说，当线程A持有资源1并等待资源2，而线程B持有资源2并等待资源1时，死锁就会出现。在Rust线程中使用同步函数调用时，如果线程获取锁的顺序不一致，或者在持有锁的情况下进行阻塞操作，都可能导致死锁。例如，两个线程都试图获取两个不同的Mutex，但获取顺序相反，就可能产生死锁。

预防死锁的方法

1. 固定锁获取顺序：确保所有线程以相同的顺序获取锁。例如：

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;

fn main() {
    let mutex1 = Arc::new(Mutex::new(0));
    let mutex2 = Arc::new(Mutex::new(1));

    let mutex1_clone = mutex1.clone();
    let mutex2_clone = mutex2.clone();

    let handle1 = thread::spawn(move || {
        let mut lock1 = mutex1_clone.lock().unwrap();
        let mut lock2 = mutex2_clone.lock().unwrap();
        // 使用锁保护的资源
        *lock1 += *lock2;
    });

    let handle2 = thread::spawn(move || {
        let mut lock1 = mutex1.lock().unwrap();
        let mut lock2 = mutex2.lock().unwrap();
        // 使用锁保护的资源
        *lock2 -= *lock1;
    });

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

在这个例子中，两个线程都先获取mutex1，再获取mutex2，避免了死锁。

2. 使用try_lock方法：Mutex提供了try_lock方法，该方法尝试获取锁，如果锁不可用，不会阻塞线程，而是返回Err。可以利用这个方法来避免死锁。例如：

use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread;

fn main() {
    let mutex1 = Arc::new(Mutex::new(0));
    let mutex2 = Arc::new(Mutex::new(1));

    let mutex1_clone = mutex1.clone();
    let mutex2_clone = mutex2.clone();

    let handle1 = thread::spawn(move || {
        match (mutex1_clone.try_lock(), mutex2_clone.try_lock()) {
            (Ok(mut lock1), Ok(mut lock2)) => {
                // 使用锁保护的资源
                *lock1 += *lock2;
            }
            _ => {
                // 无法获取锁，处理错误
                println!("无法获取锁");
            }
        }
    });

    let handle2 = thread::spawn(move || {
        match (mutex1.try_lock(), mutex2.try_lock()) {
            (Ok(mut lock1), Ok(mut lock2)) => {
                // 使用锁保护的资源
                *lock2 -= *lock1;
            }
            _ => {
                // 无法获取锁，处理错误
                println!("无法获取锁");
            }
        }
    });

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

在这个例子中，通过try_lock尝试获取锁，如果无法获取，则进行相应的错误处理，避免了死锁。