摘要：
在對多線程并發(fā)的編程環(huán)境下，死鎖是我們經(jīng)常碰到的和經(jīng)常需要解決的問題。所謂死鎖，即：由于資源占用是互斥的，當(dāng)某個線（進）程提出申請資源后，使得有關(guān)進程在無外力協(xié)助下，永遠(yuǎn)分配不到必需的資源而無法繼續(xù)運行，這就產(chǎn)生了一種特殊現(xiàn)象死鎖，如下圖：
線程#1在獲得Lock A后，需要獲得Lock B,而同時，線程#2在Lock B后，需要獲得Lock A。對于線程#1和#2，由于都不能獲得滿足的條件，而無法繼續(xù)執(zhí)行，死鎖就形成了。
死鎖是多線程并發(fā)編程的大難題，我們可以通過Log Trace、多線程編程輔助工具、IDE調(diào)試環(huán)境等手段進行調(diào)試、跟蹤。然而，另一個更難對付的問題是“假死鎖”（我在這里暫且稱為“假死鎖”，實在找不到什么更好的稱呼）。所謂的假死鎖，我給出的定義是：在有限的時間內(nèi)的死鎖。與死鎖不同的是，其持續(xù)的時間是有限的，而大家都知道，死鎖持續(xù)的時間是無限的，如果碰到死鎖，程序接下來是什么都干不了了。而正是由于假死鎖的相對的持續(xù)時間，給我們編程人員會帶來更大的麻煩。可以想象得到，我們想通過某些工具來Trace這樣一個特定的時間段是非常困難的，更多的情況下，我們需要結(jié)合LOG進行合理的分析，使得問題得以解決。本文就假死鎖產(chǎn)生的條件，環(huán)境，以及解決的辦法做一個討論。
一、假死鎖的產(chǎn)生條件。
考慮下面的例子（我只是給給出了偽代碼），假設(shè)我們系統(tǒng)中的線程個數(shù)是確定的，有限的。在本例中，系統(tǒng)總的線程數(shù)目是3。如下圖：
線程#1，#2，#3都可能被調(diào)度進入臨界區(qū)A,我們假設(shè)線程#1執(zhí)行臨界區(qū)A時花費了10s的時間，而在這10s的時間里，線程#2與線程#3都處于等待的狀態(tài)。也就是說：在這個10s的時間里，系統(tǒng)是沒法響應(yīng)任何的其他請求。我們稱之為10s的假死鎖。如果在這段時間里，系統(tǒng)需要一些關(guān)鍵的請求被執(zhí)行，這些關(guān)鍵請求是需要real time地被處理，比如說是Timer事件，則后果是不堪設(shè)想的。（注意：我們的假定是系統(tǒng)中的線程只有#1,#2,#3)。
以此，總結(jié)一下發(fā)生假死鎖的條件，如下：
--〉臨界區(qū)的代碼在集中的時間段內(nèi)，可能被系統(tǒng)中的任意線程執(zhí)行，完全由操作系統(tǒng)決定。
--〉臨界區(qū)的代碼在某些情況下，可能是很耗時的。（比如：其執(zhí)行時間大于100ms，或者，甚至是秒級別的）
二、在Proactor(IOCP)中的假死鎖。
在前面的文章中，我提到過在windows平臺上，Proactor設(shè)計模式是基于IOCP的。在這里，本文不會用過多的語言來闡述Proactor是怎樣的設(shè)計，重點放在Proactor的假死鎖及其一些解決的辦法。另外需要說明的是，我這里所說的Proactor，在技術(shù)層面上，等同于IOCP，我們也可以按照IOCP來理解我所闡釋的概念。
我們都知道，IOCP是靠工作者線程來驅(qū)動的。工作者線程與一個完成端口對象相關(guān)聯(lián)，當(dāng)IO 請求被投遞到完成端口對象時，這些線程為完成端口服務(wù)。需要說明的是，應(yīng)該創(chuàng)建多少個線程來為完成端口服務(wù)，是你的應(yīng)用設(shè)計來決定的（很重要的的一點是：在調(diào)用CreateIoCompletionPort時指定的并發(fā)線程的個數(shù)，和創(chuàng)建的工作者線程的個數(shù)是有區(qū)別的，詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)，請參考其他資料）。但是總的來說，在你的系統(tǒng)交付運行后，工作者線程的線程數(shù)目是一個確定的值。其結(jié)構(gòu)圖，大致如下：
我們假定使用了線程數(shù)目為4的工作者線程來為完成端口服務(wù)，它們通過調(diào)用來GetQueuedCompletionStatus方法來從完成端口中獲取IO相關(guān)的packet，一旦獲得，它們都會回調(diào)業(yè)務(wù)邏輯層的代碼來進行相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯處理。到這里我們看到，假設(shè)，在業(yè)務(wù)邏輯層存在臨界互斥區(qū),并且在某一個集中的時間段內(nèi)，工作者線程都可能被調(diào)度執(zhí)行該臨界互斥區(qū)，那么，假死鎖的條件基本形成，如果某一個線程在該區(qū)域花費的時間比較長，假死鎖就會發(fā)生。
一般來說，解決這樣的問題的關(guān)鍵就是打破形成假死鎖的條件：
第一、在回調(diào)函數(shù)里，盡量減少鎖的使用。
第二、減量減少臨界互斥區(qū)的執(zhí)行時間。對于一些慢速的操作尤其注意。比如：當(dāng)你在臨界互斥區(qū)訪問慢速的IO操作時（打開文件，讀寫文件等），可能需要考慮Cache機制，通過使用內(nèi)存來代替慢速的disk。
第三、將臨界互斥區(qū)代碼委托給另外獨立的線程（或線程組）執(zhí)行，代價是增加這些線程間的通訊。
第四、通過使用流控等手段，避免讓所有的線程在集中的時間段內(nèi)訪問該臨界互斥區(qū)。
三、結(jié)束語：
事實上，類似這樣的問題，一旦存在，是很難發(fā)現(xiàn)和調(diào)試的。不過對于多線程的編程，我們都應(yīng)該遵守以下的基本原則，以最大化的防止死鎖和假死鎖的發(fā)生。
--> 盡量減少鎖的使用頻率和保護范圍。
--> 當(dāng)線程在互斥鎖的保護范圍內(nèi)執(zhí)行代碼時，應(yīng)該：盡量減少對慢速IO設(shè)備的訪問(如：disk)，盡量避免獲得其它互斥資源。
--〉正確使用各種鎖，包括：原子操作原語，Read Lock, Write Lock, 和Recursive Lock等。這些鎖在不同的場景下有著不同的作用。