防止死锁的加锁机制

问题：  

多线程中一个线程须要一次得到多个锁，怎么才能实现不会出现死锁的状况。  

解决方案：

在多线程程序中，死锁问题很大一部分是因为线程同时获取多个锁形成的。举个例子：一个线程获取了第一个锁，而后在获取第二个锁的 时候发生阻塞，那么这个线程就可能阻塞其余线程的执行，从而致使整个程序假死。 解决死锁问题的一种方案是为程序中的每个锁分配一个惟一的id，而后只容许按照升序规则来使用多个锁，这个规则使用上下文管理器 是很是容易实现的，示例以下：

 1 import threading
 2 from contextlib import contextmanager
 3 
 4 _local = threading.local()  # 获取一个_local对象
 5 
 6 @contextmanager
 7 def acquire(*locks):
 8     locks = sorted(locks, key=lambda x:id(x))  # 把传入的锁排个序
 9 
10     acquired = getattr(_local, "acquired", [])  # 看一下当前线程有没有acquired属性，没有就返回一个列表
11     if acquired and max(id(lock) for lock in acquired) >= id(locks[0]):  # 若是不是空列表就有这个属性，
12         # 若是当前线程的acquired列表中最大的锁比传入的最小的锁要大的话，说明传入的锁中有已经被acquire的锁了，不能再进行acquire
13         raise RuntimeError("Lock Order Violation")
14 
15     acquired.extemd(locks)  # 若是没有出现已经被acquire的锁，咱们就把这些锁和当前线程已经有的锁放在一块儿
16     _local.acquired = acquired
17 
18     try:
19         for lock in locks:  # 而后按照顺序依次地acquire锁
20             lock.acquire()
21         yield
22 
23     finally:
24         for lock in reversed(locks):  # 上下文结束以后按照上锁的顺序的逆序进行解锁
25             lock.release()
26         del acquired[-len(locks):]  # 而后删除掉这些lock

使用方法，能够按照正常途径建立一个锁对象，但不管是单个锁仍是多个锁中都使用 acquire() 函数来申请锁， 示例以下：

 1 import threading
 2 x_lock = threading.Lock()
 3 y_lock = threading.Lock()
 4 
 5 def thread_1():
 6     while True:
 7         with acquire(x_lock, y_lock):
 8             print('Thread-1')
 9 
10 def thread_2():
11     while True:
12         with acquire(y_lock, x_lock):
13             print('Thread-2')
14 
15 t1 = threading.Thread(target=thread_1)
16 t1.daemon = True
17 t1.start()
18 
19 t2 = threading.Thread(target=thread_2)
20 t2.daemon = True
21 t2.start()

讨论

死锁是每个多线程程序都会面临的一个问题（就像它是每一本操做系统课本的共同话题同样）。根据经验来说，尽量保证每个 线程只能同时保持一个锁，这样程序就不会被死锁问题所困扰。一旦有线程同时申请多个锁，一切就不可预料了。

死锁的检测与恢复是一个几乎没有优雅的解决方案的扩展话题。一个比较经常使用的死锁检测与恢复的方案是引入看门狗计数器。当线程正常 运行的时候会每隔一段时间重置计数器，在没有发生死锁的状况下，一切都正常进行。一旦发生死锁，因为没法重置计数器致使定时器 超时，这时程序会经过重启自身恢复到正常状态。

避免死锁是另一种解决死锁问题的方式，在进程获取锁的时候会严格按照对象id升序排列获取，通过数学证实，这样保证程序不会进入 死锁状态。避免死锁的主要思想是，单纯地按照对象id递增的顺序加锁不会产生循环依赖，而循环依赖是 死锁的一个必要条件，从而避免程序进入死锁状态。