设计一个只有在没有可能的死锁时才提供锁的类

Question

我最近遇到了这个面试问题（在一个论坛上发布了一些......看起来这是一个真实的面试问题）：

  

设计一个只在没有可能的死锁时提供锁定的类。

没有提供其他信息。我不太清楚如何解释这一点。假设pthreads模型，面试官是否正在寻找锁定经理类？任何想法都会有所帮助。

Answer 1

只有当锁可以以圆形方式保持时，锁定才会发生锁定;也就是说，如果你定义一个排序＆lt;在锁上使A＆lt; B只有当锁A保持锁B时才能保持，然后＆lt;不是严格的部分订购。例如，如果线程1尝试获取锁A然后锁定B，而线程2尝试获取锁B然后锁定A，则A＆lt; B和B＆lt; A，所以＆lt;不是严格的部分订购。实际上，如果线程1和2分别获得锁A和B，则会发生死锁，然后尝试获取另一个锁。

要动态检测这种情况，一种选择是维护系统中锁的有向图。每当一个线程试图获取一个锁时，从它所持有的每个锁中添加一条边到它试图获取的锁。如果此操作形成一个循环，则即将发生死锁，因为某些其他线程拥有您指向的锁并且正在尝试获取其他锁。这种结构是全局的，您需要采取适当的预防措施，以确保它正确同步。但是，它会为您提供一种非常直接的方法来检测是否即将发生死锁。

编辑：这是一个简单实现方案的草图。我假设你有一个原始的一个天真的互斥锁，它不能防止死锁，并且能够在每个线程的基础上存储一些数据。

在智能锁类的内部，创建一个由锁的所有实例共享的静态互斥锁，以保护对所有权图的访问。此外，创建一个映射，将每个锁与它具有边的锁定集相关联。最后，设置该线程拥有的所有锁的每线程集。

当线程尝试获取智能锁时，首先获取静态互斥锁以确保对图结构的独占访问。对于该线程拥有的每个锁，将静态图中的边从该锁添加到正在获取的锁。现在，从当前线程持有的每个锁定开始，在图形上运行深度优先搜索，以查找周期。这需要时间线性的图形大小，这是系统中锁定数量最差的二次方（尽管这种情况极不可能发生，因为这意味着很大一部分锁可以从线程中以某种方式到达锁）。如果发现一个循环，即将发生死锁，你应该采取某种纠正措施。否则，释放静态锁以允许其他线程访问图形。

当线程实际获取锁时，将该锁添加到线程的拥有锁集。

当线程释放锁时，获取静态图形锁并删除该锁的节点的所有传入边，该边对应于当前线程持有的其他锁，然后释放锁。

希望这有帮助！

Answer 2

好吧，我要说的是，所需的关键洞察力是类可以协调的唯一方法是控制可能涉及此类死锁的整组相关锁。例如，它可以要求它们以某种特定的顺序被采用（例如，基于与每个锁相关联的名称的字母顺序，在源中硬编码的任意唯一整数）。

Answer 3

实际上，同样的问题出现在Cracking the coding采访中。 这是答案：