摘要：連續多次查看這個進程的函數調用關係堆棧，死鎖線程將一直處於等鎖狀態，對比多次的函數調用堆棧輸出結果，確定哪兩個線程（或者幾個線程）一直沒有變化且一直處於等鎖的狀態，給出運行結果截圖，在圖中標出死鎖出現的地方，並分析爲什麼會出現死鎖代碼設計：假設只有一個生產者，卻有一個消費者，生產者一次生產一個資源，消費者一次消耗一個資源，按照基本原理應該是先申請資源，進而互斥鎖上鎖，若申請失敗，就不上鎖，等待申請成功，再上鎖。int init3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL)。

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    <span>一. 實驗目的及實驗環境</span>
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    <span>1.實驗目的</span>
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通過觀察、分析實驗現象，深入理解產生死鎖的原因，學會分析死鎖的方法， 並利用 pstack、 gdb 或 core 文件分析（ valgrind (DRD+Helgrind) 可選 ）其中的一 種方法來分析死鎖。
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    <span>2.實驗環境    </span>
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    <span>（1）硬件</span>

CPU：Intel i5
內存：16G
顯示器：NVIDIA 1050Ti
硬盤空間：1T    

    <span>（2）軟件  </span>

虛擬機名稱及版本：VMware
操作系統名稱及版本：Ubuntu16.04
編譯器：gedit
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    <span>二. 實驗內容</span>
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    <span>1、實驗前準備工作  </span>
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仔細閱讀參考資料 Linux 死鎖現象及分析方法，瞭解對死鎖現象進行分析的各種工具，選擇其中一種對死鎖現象進行分析。
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    <span>2、實驗內容</span>
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1）準備好生產者-消費者問題，或者哲學家就餐問題產生死鎖的代碼。
2）編譯程序後，注意加調試選項-g，先預計一下這個程序的運行結果，運行程序，若程序沒有響應，按 ctrl+c 中斷程序運行，然後再重新運行，如此反覆若干次，記錄下每次的運行結果。若產生了死鎖，通過工具對死鎖進行分析。
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    <span>三、實驗結果分析</span>
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連續多次查看這個進程的函數調用關係堆棧，死鎖線程將一直處於等鎖狀態，對比多次的函數調用堆棧輸出結果，確定哪兩個線程（或者幾個線程）一直沒有變化且一直處於等鎖的狀態，給出運行結果截圖，在圖中標出死鎖出現的地方，並分析爲什麼會出現死鎖代碼設計：假設只有一個生產者，卻有一個消費者，生產者一次生產一個資源，消費者一次消耗一個資源，按照基本原理應該是先申請資源，進而互斥鎖上鎖，若申請失敗，就不上鎖，等待申請成功，再上鎖。爲了產生死鎖條件修改順序：先互斥鎖上鎖，然後再進行資源申請。這樣有可能出現生產者未來得及生產資源，消費者就進行申請，但先上鎖後申請，所以未申請到，不會解鎖，因爲互斥鎖未解鎖，生產者無法生產。舉個簡單的例子（和我組成員劉傳璽一同商討得出）：
假設有一個筐子，甲做饅頭，乙喫饅頭，合理的情況應該是乙看一眼筐裏有沒有饅頭，若有，則伸手去取，若沒有，則等甲放進去，再取；相對應，如果做甲看見乙在取饅頭，此時筐子被佔用了，甲暫時還不能放饅頭進去，等乙取完了， 甲才放新饅頭。就這樣有條不紊一直運行。但是現在情況變了，乙不管三七二十一伸手就拿，要是拿到了還好，就喫了，要是手快了，饅頭還沒做好，他伸手取一抓，沒抓找，手就放在筐子裏等，甲一看手在筐裏放着，我饅頭也放不進去啊，那就等他把手拿出來再放進去... ...一個在等饅頭來，一個在等手出去：死鎖！

    <span>發生死鎖，無資源，卻申請資源</span>
    <span>：     </span>

<p style="text-align:center">
    <img src="https://img2.tuicool.com/UBZnmuU.png!web" class="alignCenter" referrerpolicy="no-referrer"/>
</p>

    <span>進行檢查</span>
    <span>：     </span>


    <img src="https://img2.tuicool.com/r2iIjqf.png!web" class="alignCenter" referrerpolicy="no-referrer"/>
    <span>鎖定錯誤位置 ：</span>

<p style="text-align:center">
    <img src="https://img2.tuicool.com/AZJRBfe.png!web" class="alignCenter" referrerpolicy="no-referrer"/>
</p>
互斥鎖先鎖定後申請資源，順序出錯，可能會導致死鎖。發現錯誤，解決錯誤： 
<p style="text-align:center">
    <img src="https://img0.tuicool.com/3aa2I3r.png!web" class="alignCenter" referrerpolicy="no-referrer"/>
</p>
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    <span>四、總結</span>
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平時閱讀代碼，覺得一切順理成章，非常自然，從未思考爲何要這樣做。通過本次實驗，老師逆向思維，讓我們寫出死鎖！所有代碼都在避開死鎖，老師讓我們寫出死鎖，無從下手，毫無頭緒，實在讓人頭疼。查閱資料，反覆理解運行順序: 申請，上鎖，釋放，來來回回，費九牛二虎之力才寫出死鎖。回頭觀望， 瞬間恍然大悟，明白老師了良苦用心，躲避錯誤人人都會，但如果我能從無錯中犯錯，也就是說我理解了整個運行結構，操作流程之後，才能知道在何處會犯錯， 能犯錯，通過犯錯讓我們更深刻的體會錯誤，理解錯誤。從而根本的明白錯誤發生的原因以及修改的方式。不得不說實在高明。同時我也感受到了 Linux 代碼的嚴謹，僅僅是兩行代碼順序調換，就發生了 意想不到的錯誤，若在大工程中犯錯，可能會帶來毀滅性的後果。讓我在感嘆代碼嚴謹的同時，也讓我明白了不可以抱有僥倖心理，只有錯和不錯，沒有可能一說！可能有錯那就是錯誤，100%正確纔是真正的正確，嚴謹認真、高效簡潔是編寫代碼要有的思維風範。
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    <span>五．附錄：源代碼（電子版）</span>
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<pre class="prettyprint"><span><span>#<span>include</span> <span>&lt;stdio.h&gt;</span></span></span>
#include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h>
#define M 1 #define P(x) sem_wait(&x) #define V(x) sem_post(&x)
int in = 0; int out = 0; int buff[M] = {0};
sem_t sem_dr; sem_t sem_co; pthread_mutex_t mutex;
void print() { static int number = 0; int i; printf("(%2d)\t",number); for(i = 0; i < M; i++) printf("%d ", buff[i]); number++; printf("\n"); }
void *producer() { for(;;) { sleep(1); P(sem_dr); pthread_mutex_lock(&mutex); in = in % M; printf("(+)produce a product. buffer:"); buff[in] = 1; print(); ++in; pthread_mutex_unlock(&mutex); V(sem_co); } }
void *consumer() { for(;;) { sleep(1); pthread_mutex_lock(&mutex); P(sem_co); out = out % M; printf("(-)consume a product. buffer:"); buff[out] = 0; print(); ++out; pthread_mutex_unlock(&mutex); V(sem_dr); } }
void sem_mutex_init() { int init1 = sem_init(&sem_dr, 0, M); int init2 = sem_init(&sem_co, 0, 0); if( (init1 != 0) && (init2 != 0)) { printf("sem init failed \n"); exit(1); } int init3 = pthread_mutex_init(&mutex, NULL); if(init3 != 0) { printf("mutex init failed \n"); exit(1); } }
int main() { pthread_t id1; pthread_t id2; int i; int ret; sem_mutex_init(); /create the producer thread/ ret = pthread_create(&id1, NULL, producer, NULL); if(ret != 0) { printf("producer creation failed \n"); exit(1); } ret = pthread_create(&id2, NULL, consumer, NULL); if(ret != 0) { printf("consumer creation failed \n"); exit(1); } pthread_join(id1,NULL); pthread_join(id2,NULL); exit(0); }
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