如何解決 C++ 多執行緒程式設計中常見的死鎖問題？

如何解決 C++ 多執行緒程式設計中常見的死鎖問題？避免死鎖的技術：加鎖順序：始終以相同的順序取得鎖。死鎖偵測：使用演算法偵測並解決死鎖。超時：為鎖設定超時值，防止執行緒無限期等待。優先順序反轉：分配不同的優先級，減少死鎖可能性。

如何解決C++ 多執行緒程式設計中常見的死鎖問題

#死鎖概述

死鎖是一種程式錯誤，其中兩個或多個線程被無限期地阻止，等待對方釋放鎖。 這通常是由循環依賴的鎖引起的，其中一個執行緒持有鎖 A，等待鎖 B，而另一個執行緒持有鎖 B，等待鎖 A。

避免死鎖的技術

以下是避免死鎖的常用技術：

• 加上鎖定順序：總是會以相同的順序取得鎖。 這有助於防止循環依賴。
• 死鎖偵測：使用死鎖偵測演算法來偵測並解決死鎖。
• 逾時：為鎖定設定逾時值，以防止執行緒無限期地等待。
• 優先反轉：為執行緒分配不同的優先權，以減少死鎖的可能性。

實戰案例

讓我們以以下程式碼範例為例，其中兩個執行緒嘗試存取共享資源：

class Resource {
public:
    void increment() {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
        ++m_value;
    }
    int m_value = 0;
    std::mutex m_mutex;
};

int main() {
    Resource resource;
    std::thread thread1([&resource] { resource.increment(); });
    std::thread thread2([&resource] { resource.increment(); });
    thread1.join();
    thread2.join();
}

在這個範例中，執行緒1 和2 嘗試取得相同的鎖定(resource.m_mutex) 來更新m_value 變數。如果執行緒 1 先取得鎖，則執行緒 2 將被阻止，反之亦然。這可能會導致循環依賴和死鎖。

解決方法

為了修復此問題，我們可以使用加鎖順序。例如，我們可以讓所有執行緒先取得resource.m_mutex 鎖，再取得m_value 鎖定：

class Resource {
public:
    void increment() {
        std::lock(m_mutex, m_value_mutex);
        ++m_value;
        std::unlock(m_value_mutex, m_mutex);
    }
    int m_value = 0;
    std::mutex m_mutex;
    std::mutex m_value_mutex;
};

int main() {
    Resource resource;
    std::thread thread1([&resource] { resource.increment(); });
    std::thread thread2([&resource] { resource.increment(); });
    thread1.join();
    thread2.join();
}

這樣，兩個執行緒將按照相同的順序取得鎖，從而避免死鎖。

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