C++ 11 互斥量与死锁

Posted 2022-04-19 洪流之源

一、互斥量（mutex）的基本概念
互斥量mutex是个类对象，可以理解为一把锁，多个线程尝试用其成员函数lock()来加锁，只有一个线程能锁定成功，如果没有锁成功，那么流程将卡在lock()这里不断尝试去锁定。
互斥量使用要小心，保护数据不多也不少，少了达不到效果，多了影响效率。


二、互斥量的用法
包含#include <mutex>头文件

2.1 lock()，unlock()
步骤：1.lock()，2.操作共享数据，3.unlock()。
lock()和unlock()要成对使用

2.2 lock_guard类模板
lock_guard<mutex> sbguard(myMutex);取代lock()和unlock()
lock_guard构造函数执行了mutex::lock();在作用域结束时，调用析构函数，执行mutex::unlock()

三、死锁

3.1 死锁演示
死锁至少有两个互斥量mutex1，mutex2。
a.线程A执行时，这个线程先锁mutex1，并且锁成功了，然后去锁mutex2的时候，出现了上下文切换；
b.线程B执行，这个线程先锁mutex2，因为mutex2没有被锁，即mutex2可以被锁成功，然后线程B要去锁mutex1；
c.此时，死锁产生了，A锁着mutex1，需要锁mutex2，B锁着mutex2，需要锁mutex1，两个线程没办法继续运行下去 ...


3.2 死锁的一般解决方案：
只要保证多个互斥量上锁的顺序一样就不会造成死锁。

3.3 使用std::lock()函数模板防止死锁
std::lock(mutex1, mutex2, ……); 
一次锁定多个互斥量（一般这种情况很少），用于处理多个互斥量。
如果互斥量中一个没锁住，它就等着，等所有互斥量都锁住，才能继续执行。如果有一个没锁住，就会把已经锁住的释放掉（要么互斥量都锁住，要么都没锁住，防止死锁）


3.4 使用std::lock_guard的std::adopt_lock参数，在使用std::lock的同时防止忘记解锁
加入adopt_lock后，在调用lock_guard的构造函数时，不再进行lock();
adopt_guard为结构体对象，起一个标记作用，表示这个互斥量已经lock()，不需要在lock()。
std::lock(mutex1, mutex2);
std::lock_guard<std::mutex> my_guard(mutex1, std::adopt_lock);
std::lock_guard<std::mutex> my_guard(mutex2, std::adopt_lock);
上述代码，对mutex1、mutex2加了锁，同时每个互斥量使用了lock_guard，并设置了adopt_lock参数，这样mutex1、mutex2自动解锁