Détection et prévention des blocages dans la programmation simultanée C++

Résumé : Le blocage est une erreur courante dans la programmation simultanée qui se produit lorsque deux threads ou plus attendent l'un l'autre pour libérer des ressources avant de pouvoir continuer l'exécution. Cet article explique comment détecter et éviter les blocages en C++. Détection : utilisez des outils, tels que Helgrind de Valgrind ou std::lock_guard, pour identifier les séquences de verrouillage et les blocages potentiels. Prévention : suivez un ordre de verrouillage constant, en acquérant les verrous mutex dans le même ordre. Utilisez des structures de données sans verrouillage pour éviter le verrouillage explicite.

Détection et prévention des blocages dans la programmation simultanée C++

Introduction

Le blocage est une erreur courante dans la programmation simultanée qui se produit lorsque deux threads ou plus s'attendent pour libérer des ressources lorsque l'exécution se poursuit. Cet article explique comment détecter et éviter les blocages en C++.

Détection des blocages

Une façon de détecter les blocages consiste à utiliser des outils tels que Helgrind de Valgrind ou std::lock_guard de la bibliothèque standard C++. Ces outils peuvent aider à identifier les séquences de verrouillage et les situations de blocage potentielles. Helgrind 或 C++ 标准库中的 std::lock_guard。这些工具可以帮助识别锁定顺序和潜在的死锁情况。

代码示例：

std::mutex mutex1;
std::mutex mutex2;

void thread1() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1);
  std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2);
}

void thread2() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock2(mutex2);
  std::lock_guard<std::mutex> lock1(mutex1);
}

在这个例子中，thread1 和 thread2 都试图获取两个互斥量的锁，但它们以不同的顺序获取。这可能会导致死锁，因为一个线程等待另一个线程释放锁永远无法完成。

死锁的预防

预防死锁的一种方法是遵循恒定的锁定顺序。这意味着线程始终以相同的顺序获取互斥量锁。

代码示例：

void thread1() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex1, mutex2);
}

void thread2() {
  std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex1, mutex2);
}

在这个例子中，thread1 和 thread2 都以相同的顺序（mutex1，然后是 mutex2

Exemple de code :

rrreeeDans cet exemple, thread1 et thread2 tentent tous deux d'acquérir des verrous sur deux mutex, mais ils les acquièrent dans des ordres différents. Cela peut provoquer un blocage, car un thread attendant qu'un autre thread libère le verrou ne peut jamais se terminer.

Prévention des blocages

• Une façon d'éviter les blocages est de suivre une séquence de verrouillage constante. Cela signifie que les threads acquièrent toujours les verrous mutex dans le même ordre.
• Exemple de code :
• rrreee

Dans cet exemple, thread1 et thread2 sont tous deux dans le même ordre (mutex1, puis mutex2) acquiert le verrou mutex. Cela élimine la possibilité d’un blocage.

Une autre façon d'éviter les blocages consiste à utiliser des structures de données sans verrouillage telles que des variables atomiques et des mutex. Les structures de données sans verrouillage ne nécessitent pas de verrouillage explicite, évitant ainsi le risque de blocage. 🎜🎜🎜Cas pratiques🎜🎜🎜La détection et la prévention des blocages sont essentielles dans plusieurs domaines, notamment : 🎜🎜🎜Serveurs Web multithread 🎜🎜Systèmes de gestion de bases de données 🎜🎜Noyau du système d'exploitation 🎜🎜🎜En suivant une séquence de verrouillage constante ou en utilisant le verrouillage Grâce aux structures de données libres, les programmeurs peuvent minimiser le risque de blocage dans les programmes concurrents. 🎜

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