- 正确答案：一个最简单的死锁可以通过两个线程和两个互斥锁（mutex）来实现，每个线程持有其中一个锁并试图获取另一个锁，从而导致彼此等待、无法继续执行。 - 解答思路： 1. 定义两个全局的互斥锁，比如 lockA 和 lockB。 2. 创建两个线程 thread1 和 thread2。 3. thread1 先获取 lockA，然后尝试获取 lockB。 4. thread2 先获取 lockB，然后尝试获取 lockA。 5. 如果调度顺序恰好是 thread1 拿到 lockA 后，thread2 拿到 lockB，那么两者都会在等待对方释放锁，形成循环等待，产生死锁。 - 深度知识讲解：死锁的四个必要条件是： 1. 互斥条件：资源一次只能被一个线程使用。例如互斥锁就是典型的互斥资源。 2. 占有并等待（Hold and Wait）：线程已持有至少一个资源，并等待获取其他被占用的资源。 3. 非抢占条件（No Preemption）：已分配给线程的资源不能被强制剥夺，只能由线程自行释放。 4. 循环等待条件（Circular Wait）：存在一个线程链，每个线程都在等待下一个线程所持有的资源。上述代码示例同时满足这四个条件，因此构成死锁。在操作系统和并发编程中，避免死锁的常见方法包括： - 锁排序（Lock Ordering）：所有线程以相同的顺序获取锁。 - 超时机制：使用 try_lock 或带超时的锁获取，防止无限等待。 - 死锁检测与恢复：通过资源分配图检测死锁，然后终止某个线程或回滚操作。 - 避免“占有并等待”：一次性申请所有所需资源。底层实现上，互斥锁（如 pthread_mutex_t 或 std::mutex）通常基于操作系统提供的同步原语（如 futex on Linux），其内部涉及原子操作、等待队列和上下文切换。 - 代码示例（C++）： ``` #include #include #include std::mutex lockA; std::mutex lockB; void thread1() { std::lock_guard guardA(lockA); std::cout << "Thread 1 holds lock A, trying to get lock B...\n"; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 增加死锁概率 lockB.lock(); std::lock_guard guardB(lockB, std::adopt_lock); std::cout << "Thread 1 got lock B.\n"; } void thread2() { std::lock_guard guardB(lockB); std::cout << "Thread 2 holds lock B, trying to get lock A...\n"; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); lockA.lock(); std::lock_guard guardA(lockA, std::adopt_lock); std::cout << "Thread 2 got lock A.\n"; } int main() { std::thread t1(thread1); std::thread t2(thread2); t1.join(); t2.join(); return 0; } ``` 注意：这段代码会大概率导致程序挂起（即死锁），因为两个线程分别持有一个锁并等待另一个锁。运行后程序将不会结束，CPU占用可能为0（因为线程在阻塞），但进程不退出。 - 扩展知识：实际开发中应尽量避免嵌套锁的使用。可以使用 std::lock 函数来安全地同时获取多个锁，它能自动避免死锁： ``` std::lock(lockA, lockB); // 原子性地获取多个锁，无死锁风险 std::lock_guard guardA(lockA, std::adopt_lock); std::lock_guard guardB(lockB, std::adopt_lock); ``` 另外，使用工具如 Valgrind 的 Helgrind 或 ThreadSanitizer 可以帮助检测死锁和数据竞争问题。总结：这个最简单的死锁示例展示了多线程编程中最基本的陷阱之一。理解其成因有助于编写更安全的并发程序。

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