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
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;
}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。
