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C++ 并发编程中死锁及避免死锁的策略?

WBOY
发布: 2024-05-28 16:15:02
原创
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死锁发生于线程因等待其他线程释放资源而陷入环形等待状态。避免死锁的策略有:避免循环等待有序使用资源超时策略在哲学家进餐问题中,有序使用筷子资源(左筷子在前)解决了死锁问题。

C++ 并发编程中死锁及避免死锁的策略?

C++ 并发编程中的死锁及避免死锁的策略

什么是死锁?

在并发编程中,死锁发生当多个线程同时等待其他线程释放资源时。这会导致线程无限期地阻塞,无法继续执行。

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避免死锁的策略

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避免死锁有以下几种策略:

  • 避免循环等待:确保线程不会因为等待其他线程释放资源而形成环形等待关系。
  • 有序使用资源:为所有资源建立一个固定的获取顺序,并强制所有线程按照此顺序获取资源。
  • 超时策略:为获取资源设定超时时间,当线程在超时时间内无法获取资源时,即释放资源。

实战案例:哲学家进餐问题

哲学家进餐问题是一个经典的死锁问题。有 5 个哲学家围坐在一张圆桌旁,每人有一根筷子。他们可以随时拿取左右两根筷子进餐,但只能同时拿取一根筷子。如果所有哲学家同时拿起左边的筷子,那么他们都会陷入死锁状态。

我们可以使用有序使用资源策略来解决此问题:

// 筷子类
class Chopstick {
public:
    Chopstick() {
        m_mutex = new std::mutex;
    }

    ~Chopstick() {
        delete m_mutex;
    }

    void lock() {
        m_mutex->lock();
    }

    void unlock() {
        m_mutex->unlock();
    }

private:
    std::mutex* m_mutex;
};

// 哲学家类
class Philosopher {
public:
    Philosopher(int id, Chopstick* left, Chopstick* right)
        : m_id(id), m_left(left), m_right(right) {}

    void dine() {
        while (true) {
            // 获取左边的筷子
            m_left->lock();

            // 获取右边的筷子
            m_right->lock();

            // 进餐
            std::cout << "哲学家 " << m_id << " 正在进餐" << std::endl;

            // 放下右边的筷子
            m_right->unlock();

            // 放下左边的筷子
            m_left->unlock();
        }
    }

private:
    int m_id;
    Chopstick* m_left;
    Chopstick* m_right;
};

int main() {
    // 创建 5 根筷子
    Chopstick chopsticks[5];

    // 创建 5 个哲学家
    Philosopher philosophers[5] = {
        Philosopher(0, &chopsticks[0], &chopsticks[4]),
        Philosopher(1, &chopsticks[1], &chopsticks[0]),
        Philosopher(2, &chopsticks[2], &chopsticks[1]),
        Philosopher(3, &chopsticks[3], &chopsticks[2]),
        Philosopher(4, &chopsticks[4], &chopsticks[3])
    };

    // 启动哲学家线程
    std::thread threads[5]; 
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        threads[i] = std::thread(&Philosopher::dine, &philosophers[i]);
    }

    // 等待哲学家线程结束
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        threads[i].join();
    }

    return 0;
}
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在这个例子中,我们为每一个筷子创建了一个std::mutex互斥锁,确保一次只能有一个哲学家获取该筷子。通过按顺序获取筷子,我们避免了死锁的发生。

以上就是C++ 并发编程中死锁及避免死锁的策略?的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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