多线程——临界区-锁

Posted 小兀哥

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了多线程——临界区-锁相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

      今天,我们接着上次说的,来继续回顾一下多线程的基础—临界区和锁。

一、临界区(Critical Section)

      临界区(Critical Section)是一段供线程独占式访问的代码,也就是说若有一线程正在访问该代码段,其它线程想要访问,只能等待当前线程离开该代码段方可进入,这样保证了线程安全。他工作于用户级(相对于内核级),在Window系统中CRITICAL_SECTION实现临界区相关机制。

注:非阻塞,可以允许多个线程同时进入临界区

二、锁(lock)

1、死锁(Deadlock)

      死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁,这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

触发条件

      1、互斥条件:线程对资源的访问是排他性的,如果一个线程对占用了某资源,那么其他线程必须处于等待状态,直到资源被释放。
      2、请求和保持条件:线程T1至少已经保持了一个资源R1占用,但又提出对另一个资源R2请求,而此时,资源R2被其他线程T2占用,于是该线程T1也必须等待,但又对自己保持的资源R1不释放。
      3、不剥夺条件:线程已获得的资源,在未使用完之前,不能被其他线程剥夺,只能在使用完以后由自己释放。
      4、环路等待条件:在死锁发生时,必然存在一个“进程-资源环形链”,即:p0,p1,p2,…pn,进程p0(或线程)等待p1占用的资源,p1等待p2占用的资源,pn等待p0占用的资源。(最直观的理解是,p0等待p1占用的资源,而p1而在等待p0占用的资源,于是两个进程就相互等待)

2、活锁(Livelock)

      活锁指的是任务或者执行者没有被阻塞,由于某些条件没有满足,导致一直重复尝试—失败—尝试—失败的过程。处于活锁的实体是在不断的改变状态,活锁有可能自行解开。

      尽管这个问题不会阻塞线程,但是程序也无法继续执行。活锁通常发生在处理事务消息的应用程序中,如果不能成功处理这个事务那么事务将回滚整个操作。解决活锁的办法是在每次重复执行的时候引入随机机制,这样由于出现的可能性不同使得程序可以继续执行其他的任务。

说明:

      是指线程1可以使用资源,但它很礼貌,让其他线程先使用资源,线程2也可以使用资源,但它很绅士,也让其他线程先使用资源。这样你让我,我让你,最后两个线程都无法使用资源。

3、饥饿(Starvation)

      如果一个线程因为 CPU 时间全部被其他线程抢走而得不到 CPU 运行时间,这种状态被称之为“饥饿”;

      通常情况下,不要区修改线程的优先级,一旦修改程序的行为就会与平台相关,并且会导致饥饿问题的产生。

说明

      如果线程T1占用了资源R,线程T2又请求封锁R,于是T2等待。T3也请求资源R,当T1释放了R上的封锁后,系统首先批准了T3的请求,T2仍然等待。然后T4又请求封锁R,当T3释放了R上的封锁之后,系统又批准了T4的请求……,T2可能永远等待

总结:

      今天我们主要是通过临界区的说明,来引出锁的一些问题。我们要知道死锁的危险始终存在,但是我们应该尽量减少这种危害存在的范围,多线程是一把双刃剑,有了效率的提高当然就有死锁的危险。所以我们要尽量多了解这些方面的知识,让自己少在这些地方踩坑。

以上是关于多线程——临界区-锁的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

使用Windbg分析多线程临界区死锁问题分享

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临界区(critical section 每个线程中访问 临界资源 的那段代码)和互斥锁(mutex)的区别(进程间互斥量共享内存虚拟地址)

多线程同步机制

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