▍馬路上的死鎖問題

我在市里的老區(qū)馬路上遇到堵車了，動彈不得，后來發(fā)現(xiàn)是個(gè)“死鎖”問題。

當(dāng)時(shí)我坐在③號車?yán)?，等了好久，忽然職業(yè)病犯了，好想下車跟他們講解下發(fā)生了什么，“死鎖”是怎么造成的，如何避免……

簡要情況，見下圖，原因是右上方的小路一次只能通過一個(gè)方向的車，大路上紅色的車可能因?yàn)闆]找到車位，隨便停路邊了，導(dǎo)致圖中①、②、③、④、⑤號車動彈不得。

實(shí)際上，在擁堵的馬路，如果沒有交通指示的話，很容易造成類似這種“死鎖”。如下圖這種情形。

除了交通上這個(gè)案例，我們再來看看網(wǎng)絡(luò)上的一張趣圖（姑且叫人質(zhì)問題，圖來源于https://stackoverflow.com/questions/34512/what-is-a-deadlock叫Criminal & Cop Scene）：

扯遠(yuǎn)了，我們還是認(rèn)真地聊聊這個(gè)“死鎖”問題吧。

▍鎖的概念

鎖是什么？其實(shí)概念很簡單，就是平時(shí)我們見到的鎖。只是操作系統(tǒng)仿照現(xiàn)實(shí)上的這個(gè)概念做了一套邏輯而已。原理，我還是可以從現(xiàn)實(shí)生活中去理解的。

例如，你去買衣服，店里有試衣間。當(dāng)你想試一下衣服的時(shí)候，就可能要用到試衣間，你進(jìn)了試衣間，就要將門鎖上，表示你當(dāng)時(shí)占用試衣間這個(gè)資源，用完就釋放，然后別人就可以用了。試想下，如果你不鎖門，代價(jià)可能就是春光乍泄了……

如果你買衣服從沒進(jìn)過試衣間，那就自己腦補(bǔ)下上公共廁所的例子吧……

回到軟件上的鎖概念，一般OS會提供兩種接口來訪問這個(gè)鎖，一個(gè)是Acquire或者叫Require/Get/Wait，一個(gè)Release，即表示占有并鎖上資源和釋放這個(gè)資源。

一般RTOS會用Semaphore或者M(jìn)utex來實(shí)現(xiàn)這個(gè)鎖的功能，當(dāng)然，復(fù)雜的系統(tǒng)如Linux會有更多種類的鎖，如自旋鎖，互斥鎖，讀寫鎖等等。

▍鎖的作用

這還用說嗎，目的只有一個(gè)，你占用的時(shí)候，不想被被人占有。防止各種各樣的問題。例如，上廁所記得把門鎖上，不然別人推開了，你會罵人家流氓，或者，人家也罵你流氓，上廁所不鎖門……

還有哦，算了，程序員有女朋友嗎？有的話，差不多就要去扯證，長期官方鎖上……哈哈哈

▍死鎖的原因

情景1：嵌套鎖/遞歸鎖的使用

上段代碼來看看：

task1在第一個(gè)Doing someting中被task2搶占，死鎖就開始了。這是一種嵌套鎖使用遇到的死鎖情形。遞歸鎖（如果你真用過，那真有裝逼的嫌疑了），也會有這樣的問題。

現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目中，可能會更隱秘，找到它需要花點(diǎn)心思。

情景2：鎖還沒被釋放，Task卻被kill了

RTOS設(shè)計(jì)的沒那么智能，task被kill，其所占有的資源不一定會被自動釋放。這種情形，很容易發(fā)生在關(guān)機(jī)的流程。設(shè)計(jì)上一定要非常謹(jǐn)慎。

情景3：Task給自己發(fā)mailbox

Tasks之間的通信，我們一般都是用mailbox，同一個(gè)task的mailbox接口可以被多個(gè)其他task調(diào)用，也不會發(fā)生資源沖突問題。實(shí)際上，mailbox內(nèi)也隱藏著一個(gè)鎖的功能，一個(gè)task調(diào)用了mailbox接口，其他task只能等它調(diào)用完了，才能調(diào)用。

一般定義的mailbox是一個(gè)空間有限的隊(duì)列，在頻繁調(diào)用的時(shí)候，資源不夠，不讓正在調(diào)用的task在等。這實(shí)際上很正常，不正常的時(shí)候，如果task自己調(diào)用了自己的mailbox接口，那就容易見鬼了。

假如上圖的task1優(yōu)先級很低，定義的mailbox大小為4，都被task2、task3、task4、task5被調(diào)用了，而task1還沒來得及處理釋放mailbox資源。正在此時(shí)task1的某些應(yīng)用代碼也需要發(fā)一個(gè)消息，調(diào)用了自己的mailbox接口，然后就死了……

▍死鎖的避免

使用鎖的注意事項(xiàng)，不詳細(xì)解釋了，總結(jié)以下幾條：

1. 不允許使用嵌套鎖，即不要用鎖中鎖；
   

2. 不允許使用遞歸鎖，這個(gè)跟嵌套鎖類似；

3. 不要在中斷服務(wù)中使用鎖；

4. Task或者Thread被kill之前，確保其占有的鎖已經(jīng)釋放了；

5. Require資源的時(shí)候，盡量不用死等（即超時(shí)為Forever）。

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本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號“嵌入式軟件實(shí)戰(zhàn)派”，作者：實(shí)戰(zhàn)派大師兄