在 Linux 中，死鎖（Deadlock） 是指多個進程或線程因為競爭資源而相互等待，導致所有相關進程或線程都無法繼續執行的狀態。死鎖是一種嚴重的系統問題，會導致系統資源浪費，甚至系統崩潰。
死鎖的定義
死鎖是指兩個或多個進程或線程在執行過程中，因為爭奪資源而造成的一種互相等待的現象。如果沒有外部干預，這些進程或線程將永遠無法繼續執行。
死鎖的四個必要條件
死鎖的發生需要同時滿足以下四個條件（稱為 Coffman 條件）：
互斥條件（Mutual Exclusion）：
資源一次只能被一個進程或線程占用。
例如，鎖（如互斥鎖）就是一種互斥資源。
占有并等待（Hold and Wait）：
進程或線程持有至少一個資源，同時等待獲取其他被占用的資源。
非搶占條件（No Preemption）：
?已分配給進程或線程的資源不能被強制剝奪，必須由其自行釋放。
循環等待條件（Circular Wait）：
存在一個進程或線程的循環鏈，每個進程或線程都在等待下一個進程或線程所占用的資源。
只有當這四個條件同時滿足時，死鎖才會發生。
死鎖的示例
以下是一個典型的死鎖示例：
#include <pthread.h> #include <stdio.h>pthread_mutex_t mutexA = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mutexB = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread1_func(void* arg) {pthread_mutex_lock(&mutexA); // 線程1持有mutexAsleep(1); // 模擬一些操作pthread_mutex_lock(&mutexB); // 線程1嘗試獲取mutexBprintf("Thread 1 is running.\n");pthread_mutex_unlock(&mutexB);pthread_mutex_unlock(&mutexA);return NULL; }void* thread2_func(void* arg) {pthread_mutex_lock(&mutexB); // 線程2持有mutexBsleep(1); // 模擬一些操作pthread_mutex_lock(&mutexA); // 線程2嘗試獲取mutexAprintf("Thread 2 is running.\n");pthread_mutex_unlock(&mutexA);pthread_mutex_unlock(&mutexB);return NULL; }int main() {pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, thread1_func, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, thread2_func, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);return 0; }線程1持有
mutexA并等待mutexB。線程2持有
mutexB并等待mutexA。兩個線程互相等待，導致死鎖。
死鎖的影響
資源浪費：死鎖會導致相關進程或線程無法繼續執行，占用系統資源。
系統崩潰：如果死鎖涉及關鍵資源，可能導致整個系統無法正常運行。
難以調試：死鎖通常難以復現和調試，尤其是在復雜的多線程程序中。
如何避免死鎖
鎖順序：確保所有線程以相同的順序獲取鎖。
超時機制：為鎖操作設置超時（如
pthread_mutex_timedlock），避免無限等待。避免嵌套鎖：盡量減少鎖的嵌套使用。
死鎖檢測：使用工具或算法檢測死鎖并采取措施。
資源分配策略：使用資源分配算法（如銀行家算法）避免死鎖。
死鎖檢測與恢復
檢測：
使用工具（如
gdb、valgrind）分析程序運行狀態。實現死鎖檢測算法（如圖的環路檢測）。
恢復：
強制終止一個或多個進程或線程。
回滾操作，釋放資源并重新分配。
線程阻塞
在 Linux 中，死鎖和阻塞是兩個不同的概念，盡管它們都與資源的競爭和等待有關，但它們的表現和原因有顯著區別：
阻塞（Blocking）
定義：阻塞是指一個進程或線程因為等待某個資源（如鎖、I/O 操作、信號量等）而暫時無法繼續執行，進入等待狀態。
原因：
等待獲取鎖（如互斥鎖、讀寫鎖）。
等待 I/O 操作完成（如讀取文件、網絡數據）。
等待信號量或其他同步機制。
特點：
阻塞是暫時的，一旦資源可用，進程或線程會被喚醒并繼續執行。
阻塞是正常的同步機制，用于協調多個進程或線程對共享資源的訪問。
阻塞不會導致系統無法運行，只是當前任務暫時停止。
示例：
pthread_mutex_lock(&mutex); // 如果鎖被其他線程持有，當前線程會阻塞 // 臨界區代碼 pthread_mutex_unlock(&mutex);區別總結
總之，阻塞是正常的同步行為，而死鎖是需要避免的系統錯誤。
線程饑餓
一個線程持有鎖一直不釋放，其他線程一直在等待這個鎖，這種情況不滿足鎖的四個必要條件，算是死鎖嗎？
比如如果一個線程持有鎖后進入死循環，且其他線程嘗試獲取該鎖。
具體過程：
線程 A 持有鎖后進入死循環，永遠不會釋放鎖。
線程 B 嘗試獲取該鎖，但由于鎖被線程 A 持有，線程 B 會一直阻塞等待。
如果還有其他線程也嘗試獲取該鎖，它們同樣會阻塞等待。
最終，這些線程會因為無法獲取鎖而永久阻塞
示例代碼如下：
#include <pthread.h> #include <stdio.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_func(void* arg) {pthread_mutex_lock(&mutex); // 線程 A 獲取鎖while (1) {// 死循環，永遠不會釋放鎖}pthread_mutex_unlock(&mutex); // 這行代碼永遠不會執行return NULL; }int main() {pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);pthread_mutex_lock(&mutex); // 主線程嘗試獲取鎖，會一直阻塞printf("This will never be printed.\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);pthread_join(tid, NULL);return 0; }線程 A 獲取鎖后進入死循環，永遠不會釋放鎖。
主線程嘗試獲取鎖時會被阻塞
這種情況下，雖然不滿足死鎖的四個必要條件，但它確實會導致類似死鎖的現象，通常稱為**資源饑餓（Resource Starvation）或活鎖（Livelock）**的一種表現。下面詳細分析：
1. 這種情況的特點
一個線程持有鎖后一直不釋放。
其他線程因為無法獲取鎖而一直等待。
不滿足死鎖的四個必要條件（特別是循環等待條件），因為沒有多個線程相互等待。
2. 為什么不是死鎖？
死鎖的四個必要條件之一是循環等待，即存在一個進程或線程的循環鏈，每個進程或線程都在等待下一個進程或線程所占用的資源。而在你的描述中：
只有一個線程持有鎖，其他線程在等待這個鎖。
沒有形成循環等待鏈，因此不滿足死鎖的定義。
3. 這種情況的名稱
這種情況通常被稱為資源饑餓（Resource Starvation）：
一個線程獨占資源（如鎖），導致其他線程無法獲取資源，從而無法繼續執行。
資源饑餓不一定是死鎖，但它會導致系統性能下降或部分功能失效。
總結下線程饑餓和死鎖的區別
比較明顯的現象就是，線程饑餓時通常會有部分線程還能執行，但是死鎖時，涉及到的所有線程都無法執行。
更多參考：
五、面試官：你講一下線程死鎖、饑餓和死循環的區別以及死鎖的處理？ 我：滔滔不絕...._死鎖和循環依賴的區別-CSDN博客
常見問題
死鎖、資源饑餓、CPU飆高、內存泄漏、內存溢出、棧溢出
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