pthread_cond_wait() 未释放互斥体的可能原因？

Question

我的程序似乎存在死锁问题。

基本上我有一个如下所示的类：

class Foo {
public:
  Foo();

  void bar();

private:
  void monitor();

  bool condition_;
  pthread_t monitor_;
  pthread_mutex_t mutex_;
  pthread_cond_t cv_;
};

在 Foo 的构造函数中，我在单独的线程（即 monitor_）中调用 monitor() 。此 monitor() 函数执行以下操作：

pthread_mutex_lock(&mutex_);
while (true) {
  while (!condition_) {
    pthread_cond_wait(&cv_, &mutex_);
  }
  // do something
  // and then setting condition_ to false
  condition_ = false;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex_);

bar() 函数是 Foo 的唯一公共接口（不包括 ctor 和 dtor）。它还需要在执行时获取互斥锁。我的症状是 bar() 永远无法获取 mutex_。看起来 pthread_cond_wait() 没有按预期释放互斥锁。如果我禁用监视器线程（因此没有竞争条件），那么 bar() 可以毫无问题地运行到完成。

当然，上面的代码是我的真实代码的精简版本。实际上我认为这段代码没有逻辑错误，并且我正确使用了pthread。我怀疑是否还有其他原因导致这种僵局情况。有人能提供这方面的线索吗？谢谢！

Answer 1

我会查看您的构造函数和 bar() 函数，并且可能会查看您是否意外复制了相关对象。我复制了您提供的类，以及我对其余部分如何运行的假设。下面的程序每秒唤醒一次，并向线程发出信号。

#include <pthread.h>
#include <iostream>

class Foo {
public:
  Foo() {
    condition_ = false;
    pthread_mutex_init(&mutex_, NULL);
    pthread_cond_init(&cv_, NULL);
    pthread_create(&monitor_, NULL,
           startFunc, this);
  }

  void bar() {
    pthread_mutex_lock(&mutex_);
    std::cout << "BAR" << std::endl;
    condition_ = true;
    pthread_cond_signal(&cv_);
    pthread_mutex_unlock(&mutex_);
  }

private:
  Foo(const Foo&) {};
  Foo& operator=(const Foo&) { return *this; };

  static void* startFunc(void* r) {
    Foo* f = static_cast<Foo*>(r);
    f->monitor();
    return NULL;
  }

  void monitor() {
    pthread_mutex_lock(&mutex_);
    while (true) {
      while (!condition_) {
    pthread_cond_wait(&cv_, &mutex_);
      }
      // do something
      // and then setting condition_ to false
      std::cout << "FOO" << std::endl;
      condition_ = false;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex_);

  }

  bool condition_;
  pthread_t monitor_;
  pthread_mutex_t mutex_;
  pthread_cond_t cv_;
};


int main() {
  struct timespec tm = {1,0};
  Foo f;

  while(true) {
    f.bar();
    nanosleep(&tm, NULL);
  }

}

Answer 2

我敢打赌，它在这里失败了：

while (!condition_) {
    pthread_cond_wait(&cv_, &mutex_);
}

让我们假设，条件为假。您进入 while 循环，在第一次运行中一切顺利，即您解锁互斥体并等待决策变量。是否会发生条件变量发生变化但布尔 条件 不变的情况？在这种情况下，您将使用未初始化的互斥体输入 pthread_cond_wait ，并且可能会发生未定义的行为...
我想如果您也展示 bar() 方法将会有所帮助。

另一个猜测是线程优先级。也许插入一个收益以使线程有更好的机会进行切换。

Answer 3

如果您再次遇到这种情况，我遇到了非常类似的情况，我遇到了死锁，我期望 cond_wait 释放互斥体，以便其他线程可以锁定互斥体。

我的问题是，我已将互斥体设置为递归（使用 settype->PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP），并且在 cond_wait 调用之前错误地锁定互斥体两次。由于 cond_wait 仅解锁一次，因此互斥体仍然处于锁定状态。显而易见的解决方法是只锁定一次。另外，作为一个教训，除非确实需要，否则我不会使用递归互斥体设置。