Можно ли попасть в Deadlock на одном мьютексе

1️⃣ Как кратко ответить

Нет, deadlock на одном мьютексе невозможен. Deadlock возникает, когда несколько потоков ожидают освобождения ресурсов, удерживаемых друг другом. Для deadlock требуется как минимум два ресурса и два потока, которые их блокируют.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Deadlock — это состояние, при котором два или более потоков не могут продолжить выполнение, потому что каждый из них ожидает освобождения ресурса, удерживаемого другим потоком. Для возникновения deadlock необходимо выполнение нескольких условий, известных как условия Коффмана:

1. Взаимное исключение: Ресурс может быть удержан только одним потоком в данный момент времени.
2. Удержание и ожидание: Поток, который уже удерживает один ресурс, может запросить дополнительные ресурсы и быть заблокированным, ожидая их.
3. Отсутствие принудительного освобождения: Ресурсы не могут быть принудительно отобраны у потока; они должны быть освобождены самим потоком.
4. Циклическое ожидание: Существует цикл из двух или более потоков, где каждый поток ожидает ресурс, удерживаемый следующим в цикле.

Для deadlock необходимо, чтобы все эти условия выполнялись одновременно. Рассмотрим, почему deadlock невозможен на одном мьютексе:

• Один мьютекс: Если у нас есть только один мьютекс, то не может быть циклического ожидания, так как цикл требует как минимум два ресурса. Поток, который захватил мьютекс, либо завершит свою работу и освободит его, либо будет заблокирован, но не создаст цикл ожидания.

• Пример использования мьютекса:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
​
std::mutex mtx;
​
void threadFunction() {
    // Попытка захватить мьютекс
    mtx.lock();
    std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " has locked the mutex." << std::endl;
​
    // Имитация работы
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
​
    // Освобождение мьютекса
    mtx.unlock();
    std::cout << "Thread " << std::this_thread::get_id() << " has unlocked the mutex." << std::endl;
}
​
int main() {
    std::thread t1(threadFunction);
    std::thread t2(threadFunction);
​
    t1.join();
    t2.join();
​
    return 0;
}

• Объяснение кода:
  • std::mutex mtx;: Создается объект мьютекса, который будет использоваться для синхронизации доступа к критической секции.
  • mtx.lock();: Поток пытается захватить мьютекс. Если мьютекс уже захвачен другим потоком, текущий поток будет заблокирован до тех пор, пока мьютекс не будет освобожден.
  • std::cout: Выводит сообщение о том, что поток захватил мьютекс.
  • std::this_thread::sleep_for: Имитация работы потока, удерживающего мьютекс.
  • mtx.unlock();: Поток освобождает мьютекс, позволяя другим потокам захватить его.
  • t1.join(); t2.join();: Основной поток ожидает завершения работы потоков t1 и t2.

В этом примере deadlock невозможен, так как используется только один мьютекс. Потоки могут блокироваться, ожидая освобождения мьютекса, но как только он будет освобожден, один из потоков сможет продолжить выполнение.