嵌入式軟件設(shè)計(jì)中查找缺陷的幾個(gè)技巧
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三、死鎖
在共享資源的系統(tǒng)中，防止訪問(wèn)沖突極為重要，但這有可能導(dǎo)致另一個(gè)問(wèn)題：死鎖。當(dāng)通過(guò)鎖定一個(gè)資源來(lái)防止任何其它線程訪問(wèn)這個(gè)資源，以避免競(jìng)爭(zhēng)條件時(shí)，必須對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，確保絕對(duì)不會(huì)發(fā)生死鎖。死鎖測(cè)試通常沒(méi)有什么效果，因?yàn)橹挥心撤N特定順序的資源鎖定才可能產(chǎn)生死鎖，而一般的測(cè)試不大可能導(dǎo)致這種順序。
死鎖只不過(guò)是多線程環(huán)境中一個(gè)鎖定資源的問(wèn)題。以下四個(gè)條件必須同時(shí)具備，才會(huì)發(fā)生死鎖。防止其中任何一個(gè)條件出現(xiàn)都可以排除死鎖的可能性：
* 相互排除---每次只有一個(gè)線程可以使用某個(gè)鎖定的資源；
* 非先占---其它線程不能強(qiáng)迫另一個(gè)線程釋放資源；
* 保持并等待---線程在等待需要的其它任何資源時(shí)，保持它們已經(jīng)鎖定的資源；
* 循環(huán)等待---存在一個(gè)線程循環(huán)鏈，其中每個(gè)線程保持鏈中下一個(gè)線程所需要的資源。
圖1：循環(huán)等待
圖1中的資源分配圖是死鎖問(wèn)題的一個(gè)例子。線程1首先鎖定Buf資源，在保持Buf時(shí)，指向Bus，然后是Mux。如果線程1一直運(yùn)行到結(jié)束，它最終將釋放所有這些資源。線程2運(yùn)行時(shí)，必須指向Bus、Sem，最后是Mux。線程3運(yùn)行時(shí)，需要Sem和Buf。
在這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中，無(wú)法保證任何一個(gè)線程能夠在另一個(gè)線程開(kāi)始執(zhí)行之前結(jié)束。如果一個(gè)線程不能得到需要的某個(gè)資源，它將掛起執(zhí)行(阻塞)，直到該資源有效為止。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各線程都將對(duì)資源進(jìn)行鎖定或解鎖。由于各線程運(yùn)行和指向其資源的相對(duì)時(shí)序各不相同，有可能出現(xiàn)由于各個(gè)線程正在等待被其它線程保持的資源，導(dǎo)致所有線程都無(wú)法運(yùn)行的情況。例如，如果線程1保持Buf，線程2保持Bus，而線程3已經(jīng)取得了Sem，則系統(tǒng)將發(fā)生死鎖。因?yàn)榘凑諒腂uf到Bus到Sem，再回到Buf的線程分配箭頭，循環(huán)等待條件得到了滿足。
圖2：沒(méi)有死鎖
潛在死鎖問(wèn)題識(shí)別出來(lái)之后，通常很容易進(jìn)行修復(fù)。在圖2中，對(duì)線程3進(jìn)行了修改，使其在得到Sem之前首先設(shè)法指向Buf。這樣，循環(huán)等待的條件就被打破了，系統(tǒng)將不會(huì)再受到死鎖的影響。
評(píng)論