C語言實戰：深入剖析線程死鎖的第二種成因與代碼實現

編輯：關於C語言

前言

各位讀者大家好，承接上一回關於線程死鎖的探討，本文將繼續深入分析死鎖產生的第二種核心原因，並將先前的偽代碼邏輯完整轉化為可編譯運行的 C 語言實戰代碼。閒話少說，讓我們直接進入技術核心。

死鎖的第二種成因：鎖獲取順序不一致

上一回我們介紹了同一線程重複加鎖導致的死鎖。這一回要講的經典場景是多線程按不同順序請求同一組鎖。當線程 1 持有鎖 A 並等待鎖 B，而線程 2 持有鎖 B 並等待鎖 A 時，雙方陷入永久阻塞，這就是教科書級別的「循環等待」死鎖。

代碼架構與關鍵數據結構

為了聚焦於死鎖邏輯本身，我們沿用前文示例中的互斥量基礎框架，定義兩個全局互斥量供線程競爭：

#if MUTEX_ENABLE
pthread_mutex_t mutex_value1;
pthread_mutex_t mutex_value2;
#endif

初始化與銷毀：資源管理的規範動作

在 main 函數中，必須成對完成初始化與銷毀，這是編寫健壯多線程程序的基本素養：

// 初始化
res = pthread_mutex_init(&mutex_value1, NULL);
res = pthread_mutex_init(&mutex_value2, NULL);

// ... 線程創建與等待邏輯 ...

// 銷毀
#if MUTEX_ENABLE
res = pthread_mutex_destroy(&mutex_value1);
res = pthread_mutex_destroy(&mutex_value2);
#endif

核心邏輯：兩個線程的「錯位」加鎖

以下是導致死鎖的核心代碼。請仔細觀察 thread_func1 與 thread_func2 對 mutex_value1 和 mutex_value2 的加鎖順序差異：

線程 1：先鎖 1，再鎖 2

void *thread_func1(void *param) {
    int i = 0, res = 0;
    pthread_t thread_id = pthread_self();
    printf("Thread ID::%u -----------S---------- \n", (unsigned int)thread_id);

    while (i++ < 4) {
        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_lock(&mutex_value1); // 先獲取鎖 1
        if (res != 0) printf(" mutex1 lock failed \n");
        #endif

        read_data("Thread_1"); // 模擬讀取操作

        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_lock(&mutex_value2); // 再嘗試獲取鎖 2
        if (res != 0) printf(" mutex2 lock failed \n");
        #endif

        // 解鎖順序與加鎖順序相反（良好習慣）
        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_unlock(&mutex_value2);
        if (res != 0) printf(" mutex2 unlock failed \n");
        res = pthread_mutex_unlock(&mutex_value1);
        if (res != 0) printf(" mutex1 unlock failed \n");
        #endif

        sleep(2);
    }
    printf("Thread ID::%u -----------E---------- \n", (unsigned int)thread_id);
    pthread_exit(&status);
}

線程 2：先鎖 2，再鎖 1

void *thread_func2(void *param) {
    int i = 0, res = 0;
    pthread_t thread_id = pthread_self();
    printf("Thread ID::%u -----------S---------- \n", (unsigned int)thread_id);

    while (i++ < 4) {
        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_lock(&mutex_value2); // 先獲取鎖 2
        if (res != 0) printf(" mutex2 lock failed \n");
        #endif

        write_data("Thread_2"); // 模擬寫入操作

        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_lock(&mutex_value1); // 再嘗試獲取鎖 1
        if (res != 0) printf(" mutex1 lock failed \n");
        #endif

        #if MUTEX_ENABLE
        res = pthread_mutex_unlock(&mutex_value1);
        if (res != 0) printf(" mutex1 unlock failed \n");
        res = pthread_mutex_unlock(&mutex_value2);
        if (res != 0) printf(" mutex2 unlock failed \n");
        #endif

        sleep(1);
    }
    printf("Thread ID::%u -----------E---------- \n", (unsigned int)thread_id);
    pthread_exit(&status);
}

運行結果與現象分析

編譯運行後，典型的輸出如下：

Create first thread
Create second thread
Thread ID::3076344640 -----------S----------
[Thread_1] start reading data
Thread ID::3067951936 -----------S----------
[Thread_2] start writing data
[Thread_1] data = 0
[Thread_1] end reading data
[Thread_2] data = 1
[Thread_2] end writing data
mutex2 can't be destroyed  // 程序卡死，資源無法釋放