前言

1. 之前面試的時候，有面試官問我產(chǎn)生死鎖的(4個)必要條件，這個我之前有了解過，但是當(dāng)時覺得這些必要條件很官方，也就沒有重視，最后答得支支吾吾，面試官笑著說下去去可以看看，這個在面試中跟智能指針一樣還挺常見的;（面試全程都很順利，卡在這個簡單的問題上確實(shí)不應(yīng)該）
2. 由此面試碰到了讓我介紹linux下mutex的種類，這個也是之前略知一二，但是詳細(xì)場景和機(jī)制還是欠缺;

這篇博客根據(jù)上面兩個面試中出現(xiàn)的問題，以本人個人理解進(jìn)行總結(jié):

產(chǎn)生死鎖的4個必要條件

下面四個必要條件不詳細(xì)介紹，如果不理解需要溫習(xí)一下mutex互斥量的作用和lock,unlock加鎖解鎖的底層原理;

（1）互斥條件：進(jìn)程要求對所分配的資源進(jìn)行排它性控制，即所分配的資源在一段時間內(nèi)某資源僅為一進(jìn)程所占用。
（2）請求與保持條件：當(dāng)進(jìn)程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。(請求新資源的時候，保持已獲得的舊資源)
（3）不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源在未使用完之前，不能剝奪，只能在使用完時由自己釋放。
（4）循環(huán)等待條件：在發(fā)生死鎖時，必然存在一個進(jìn)程–資源的環(huán)形鏈。

預(yù)防(解決)死鎖

破壞4個必要條件中的任一個:

互斥這個規(guī)則，這個為了臨界區(qū)的安全，肯定不能破壞呀;那就破壞后3個;

（1）資源一次性分配：一次性分配所有資源，用完一次性全部釋放，這樣就不會再有別的進(jìn)程請求時的沖突的現(xiàn)象了：

（2）可剝奪資源：即當(dāng)某進(jìn)程獲得了部分資源，但得不到其它資源，則釋放(剝奪)已占有的資源（破壞不可剝奪條件）
（3）資源有序分配法：系統(tǒng)給每類資源賦予一個編號，每一個進(jìn)程按編號遞增的順序請求資源，釋放則相反,就不會出現(xiàn)環(huán)路了（破壞環(huán)路等待條件）;

Linux常見的鎖

我們在開發(fā)中常用的鎖主要有互斥鎖，遞歸鎖，自旋鎖，讀寫鎖、樂觀鎖和悲觀鎖這五種：

互斥鎖(普通鎖)

• 正常進(jìn)程間保護(hù)臨界區(qū)的普通鎖，沒有什么特點(diǎn)，就是lock()和unlock()的正常上鎖解鎖;

1. 當(dāng)線程加鎖失敗時，內(nèi)核會把線程的狀態(tài)從運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為睡眠狀態(tài)，然后把CPU切換給其他進(jìn)程運(yùn)行；

2. 當(dāng)需要的鎖被其他線程釋放時，之前睡眠狀態(tài)的進(jìn)程會變?yōu)榫途w狀態(tài)，然后內(nèi)核會在合適的時候，把CPU切換給該線程運(yùn)行。

普通鎖看似使用簡單，但是由于內(nèi)核幫我們切換進(jìn)程的內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)，存在一定的開銷（進(jìn)行了兩次線程上下文切換）

自旋鎖

• 自旋鎖在用戶態(tài)完成加鎖和解鎖的操作，不會主動產(chǎn)生內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)的切換和上下文的切換，所以相比互斥鎖來說，會快一些，開銷也小一些。

自旋鎖的工作原理是在一段時間內(nèi)反復(fù)嘗試獲取被占用的鎖：

當(dāng)加鎖失敗時，互斥鎖用線程切換來應(yīng)對，自旋鎖則用忙等待（反復(fù)嘗試獲取鎖）來應(yīng)對。

互斥鎖和自旋鎖小結(jié)

如果能確定被鎖住的代碼執(zhí)行時間很短，而且多核處理器，就應(yīng)該使用自旋鎖，減少了普通mutex線程上下文切換的開銷;

如果被鎖住的代碼執(zhí)行時間長，而且單核處理器，還是用普通mutex好點(diǎn)，因?yàn)檫@時候遞歸鎖反復(fù)長時間輪詢檢測，無疑是浪費(fèi)了cpu資源的舉措。

mutex和自旋鎖是鎖的兩種最基本處理方式，更高級的鎖都會選擇其中一個方式來實(shí)現(xiàn);

比如讀寫鎖既可以選擇基于互斥鎖實(shí)現(xiàn)，也可以選擇基于自旋鎖實(shí)現(xiàn)。

遞歸鎖

遞歸鎖只是互斥鎖的一個特例，同樣只能有一個線程訪問該對象;

但遞歸鎖允許同一個線程在 未釋放其擁有的鎖時 反復(fù)對 該鎖 進(jìn)行加鎖操作（普通的鎖就死鎖了）

顯然遞歸鎖的常見場景就是對某一個包含加鎖操作的遞歸類型函數(shù)進(jìn)行調(diào)用; 某線程反復(fù)遞歸這個函數(shù)的時候，使用遞歸鎖就不會像普通mutex那樣第二次遇到加鎖操作就直接進(jìn)入睡眠狀態(tài)掛起了;

讀寫鎖

線程間讀臨界區(qū)資源的時候，不阻塞，只有在有寫的時候才起到mutex的作用，線程間互相阻塞;

這是一種提高效率的鎖，比如mysql中的讀寫鎖，讀的時候因?yàn)椴粫薷呐R界區(qū)的資源，不會產(chǎn)生線程安全問題，因此讀不阻塞效率更高;

寫的時候存在線程安全問題，那就阻塞了;

樂觀鎖與悲觀鎖

悲觀鎖

前面提到的互斥鎖、自旋鎖、讀寫鎖，都屬于悲觀鎖

悲觀鎖認(rèn)為多線程同時對共享資源進(jìn)行修改的事件發(fā)生概率比較高，很容易出現(xiàn)沖突問題，所以訪問共享資源前，必須先上鎖。（做法有點(diǎn)謹(jǐn)慎，悲觀，因此得名）

樂觀鎖(無鎖編程)

• 與悲觀鎖相反，樂觀鎖認(rèn)為沖突的概率很低;

它的工作方式是：先修改完共享資源，再驗(yàn)證這段時間內(nèi)有沒有發(fā)生沖突：

1. 如果沒有其他線程在修改資源，那么操作完成;(賺了，沒發(fā)生沖突而且執(zhí)行效率還高)
2. 如果發(fā)現(xiàn)有其他線程已經(jīng)修改過這個資源，就直接無腦放棄本次操作。(不虧，有沖突，放棄這次操作以免事態(tài)惡化，之后進(jìn)行重試； 做法很樂觀，因此得名)

樂觀鎖全程沒有加鎖，所以它也叫無鎖編程

樂觀鎖和悲觀鎖小結(jié)

悲觀鎖直接進(jìn)行加鎖操作，進(jìn)行加鎖的操作，適用于沖突事件發(fā)生概率高的場景(這個場景用悲觀鎖得不停地)

樂觀鎖雖然去除了加鎖解鎖的操作，但是一旦發(fā)生沖突，重試的成本其實(shí)也非常高，所以只有在沖突事件發(fā)生的概率非常低，且加鎖成本非常高的場景(比如cpu執(zhí)行效率非常快)時，才考慮使用樂觀鎖。

其他鎖(了解)

還有很多鎖，比如mysql在RR隔離級別下處理幻讀問題使用了row行鎖+GAP間隙鎖等，都是一些高級的適用于某種場景的鎖，所以鎖的可拓展性還是很大的;文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-833180.html

到了這里，關(guān)于Linux產(chǎn)生死鎖的必要條件和常見的鎖種類的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！