线程死锁

在支持多线程的操作系统中，线程死锁是指多个线程因相互等待资源而导致的死锁状态。线程死锁可以分为两种类型：

1. 同一进程的线程死锁
2. 在同一个进程中，不同线程可能会因为共享同一进程的资源（如变量、内存等）而发生死锁。为了同步访问这些资源，线程通常使用互斥锁（mutex）来进行互斥操作。

3. 死锁发生场景：

   • 设有两个互斥锁：L1 和 L2。
   • 线程 T1 获得了 L1，并请求 L2；
   • 线程 T2 获得了 L2，并请求 L1。
   • 由于两个线程相互等待对方释放锁，造成死锁，两个线程无法继续执行。

4. 死锁原因：线程在持有一个锁的同时请求另一个锁，而该锁被另一个线程持有。这种循环等待的情况导致死锁。

5. 不同进程的线程死锁

6. 不同进程的线程死锁是指两个或更多进程中的线程发生相互等待，无法继续执行。假设有两个进程 P1 和 P2，每个进程内有多个线程：

   • 进程 P1 中的线程 P11、P12、...，进程 P2 中的线程 P21、P22、...；
   • 进程 P1 的线程 P11 获得了资源 R1，进程 P2 的线程 P21 获得了资源 R2；
   • 如果 P11 请求 R2 但无法获得，进入阻塞状态，等待 P21 释放 R2；
   • 同时，P21 请求 R1 但无法获得，进入阻塞状态，等待 P11 释放 R1；
   • 这时，P11 和 P21 相互等待对方释放资源，导致死锁。

7. 死锁原因：进程间的线程相互持有对方需要的资源，并且在等待中形成循环等待。

解决方案

线程死锁的解决方法基本与进程死锁的解决方法类似，可以通过以下方式处理：

1. 死锁预防：通过限制资源的申请顺序或设计资源分配规则，防止死锁的发生。

2. 如：使用资源排序策略，要求线程按固定顺序申请资源，避免形成循环等待。

3. 死锁避免：通过动态检查线程的资源请求，确保在资源分配后系统处于安全状态，从而避免死锁。比如使用银行家算法来避免死锁。

4. 死锁检测与解除：允许系统发生死锁，但定期运行死锁检测程序，识别死锁并采取措施解决。例如：

5. 终止进程：结束某个死锁进程，释放资源。
6. 回滚进程：回退某个进程到之前的安全状态，释放资源。

总结

• 同一进程的线程死锁：线程因互斥锁的申请顺序错误或竞争导致死锁。
• 不同进程的线程死锁：不同进程中的线程因相互等待资源而发生死锁。