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标题: 如何使用 C++11 编写 Linux 多线程程序（6）几个需要注意的地方 [打印本页]
作者: look_w    时间: 2018-4-22 13:45     标题: 如何使用 C++11 编写 Linux 多线程程序（6）几个需要注意的地方

thread 同时也是棉线、毛线、丝线等意思，我想大家都能体会面对一团乱麻不知从何处查找头绪的感受，不要忘了，线程不是静态的，它是不断变化的，请想像一下面对一团会动态变化的乱麻的情景。所以，使用多线程技术的首要准则是我们自己要十分清楚我们的线程在哪里？线头（线程入口和出口）在哪里？先安排好线程的运行，注意不同线程的交叉点（访问或者修改同一个资源，包括内存、I/O 设备等），尽量减少线程的交叉点，要知道几条线堆在一起最怕的是互相打结。
当我们的确需要不同线程访问一个共同的资源时，一般都需要进行加锁保护，否则很可能会出现数据不一致的情况，从而出现各种时现时不现的莫名其妙的问题，加锁保护时有几个问题需要特别注意：一是一个线程内连续多次调用非递归锁 (non-recursive lock) 的加锁动作，这很可能会导致异常；二是加锁的粒度；三是出现死锁 (deadlock)，多个线程互相等待对方释放锁导致这些线程全部处于罢工状态。
第一个问题只要根据场景调用合适的锁即可，当我们可能会在某个线程内重复调用某个锁的加锁动作时，我们应该使用递归锁 (recursive lock)，在 C++11 中，可以根据需要来使用 recursive_mutex，或者 recursive_timed_mutex。
第二个问题，即锁的粒度，原则上应该是粒度越小越好，那意味着阻塞的时间越少，效率更高，比如一个数据库，给一个数据行 (data row) 加锁当然比给一个表 (table) 加锁要高效，但是同时复杂度也会越大，越容易出错，比如死锁等。
对于第三个问题我们需要先看下出现死锁的条件：
我们只要不让上述四个条件中的任意一个不成立即可。在设计的时候，非常有必要先分析一下会否出现满足四个条件的情况，特别是检查有无试图去同时保持两个或者两个以上的锁，当我们发现试图去同时保持两个或者两个以上的锁的时候，就需要特别警惕了。下面我们来看一个简化了的死锁的例子：
清单 19.例子 thread_deadlock.cc
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static mutex g_mutex1, g_mutex2;
static void
inc1(int *p ){
for(int i = 0; i < COUNT; i++){
g_mutex1.lock();
(*p)++;
g_mutex2.lock();
// do something.
g_mutex2.unlock();
g_mutex1.unlock();
}
}
static void
inc2(int *p ){
for(int i = 0; i < COUNT; i++){
g_mutex2.lock();
g_mutex1.lock();
(*p)++;
g_mutex1.unlock();
// do other thing.
g_mutex2.unlock();
}
}
void threadMutex(void){
int a = 0;
thread ta( inc1, &a);
thread tb( inc2, &a);
ta.join();
tb.join();
cout << "a=" << a << endl;
}




在这个例子中，g_mutex1 和 g_mutex2 都是互斥的资源，任意时刻都只有一个线程可以持有（加锁成功），而且只有持有线程调用 unlock 释放锁资源的时候其它线程才能去持有，满足条件 1 和 3，线程 ta 持有了 g_mutex1 之后，在释放 g_mutex1 之前试图去持有 g_mutex2，而线程 tb 持有了 g_mutex2 之后，在释放 g_mutex2 之前试图去持有 g_mutex1，满足条件 2 和 4，这种情况之下，当线程 ta 试图去持有 g_mutex2 的时候，如果 tb 正持有 g_mutex2 而试图去持有 g_mutex1 时就发生了死锁。在有些环境下，可能要多次运行这个例子才出现死锁，实际工作中这种偶现特性让查找问题变难。要破除这个死锁，我们只要按如下代码所示破除条件 3 和 4 即可：
清单 20.例子 thread_break_deadlock.cc
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static mutex g_mutex1, g_mutex2;
static voi
inc1(int *p ){
for(int i = 0; i < COUNT; i++){
g_mutex1.lock();
(*p)++;
g_mutex1.unlock();
g_mutex2.lock();
// do something.
g_mutex2.unlock();
}
}
static void
inc2(int *p ){
for(int i = 0; i < COUNT; i++){
g_mutex2.lock();
// do other thing.
g_mutex2.unlock();
g_mutex1.lock();
(*p)++;
g_mutex1.unlock();
}
}
void threadMutex(void){
int a = 0;
thread ta( inc1, &a);
thread tb( inc2, &a);
ta.join();
tb.join();
cout << "a=" << a << endl;
}




在一些复杂的并行编程场景，如何避免死锁是一个很重要的话题，在实践中，当我们看到有两个锁嵌套加锁的时候就要特别提高警惕，它极有可能满足了条件 2 或者 4。



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