锁定多个互斥锁答案

【问题标题】：Locking multiple mutexes锁定多个互斥锁
【发布时间】：2012-11-20 23:07:02
【问题描述】：

我想知道是否可以同时锁定多个互斥锁，例如：

 Mutex1.Lock();
 {
     Mutex2.Lock();
     {
          // Code locked by mutex 1 and 2.
     }
     Mutex2.Unlock();

     // Code locked by mutex 1.
 }
 Mutex1.Unlock();

这在某些情况下会非常有用。谢谢。

【问题讨论】：

是的，有可能。请注意，如果没有适当的勤奋，这样做很容易导致死锁。

标签： c++ multithreading mutex

【解决方案1】：

std::lock 似乎就是为此目的而存在的。

使用死锁避免算法锁定给定的可锁定对象 lock1、lock2、...、lockn 以避免死锁。对象被一系列未指定的 lock、try_lock、unlock 调用锁定。如果调用 lock 或 unlock 导致异常，则在重新抛出之前为任何锁定的对象调用 unlock。

http://en.cppreference.com/w/cpp/thread/lock

【讨论】：

【解决方案2】：

C++17 还提供了scoped_lock，用于锁定多个互斥锁以防止 RAII 样式中的死锁，类似于lock_guard。

#include<mutex>

std::mutex mtx1, mtx2;
void foo()
{
    std::scoped_lock lck{mtx1, mtx2};
    // proceed
}

【讨论】：

不幸的是，当前在 ubuntu 中默认的 gcc v5.4 尚不支持 std::scoped_lock。不过可以使用升压模拟。

【解决方案3】：

这是可能的，但锁定的顺序必须在整个应用程序中保持一致，否则可能会导致死锁（如果两个线程以相反的顺序获取锁，则每个线程可能会等待另一个线程释放其中一个锁）。

建议使用范围锁定和解锁工具来确保异常安全，以确保始终释放锁定（例如std::lock_guard 和std::mutex）：

std::mutex mtx1;
std::mutex mtx2;

std::lock_guard<std::mutex> mtx1_lock(mtx1);
{
    std::lock_guard<std::mutex> mtx2_lock(mtx2);
    {
    }
}

如果您的编译器不支持这些 C++11 功能，boost 在boost::mutex 和boost::lock_guard 中具有类似的功能。

【讨论】：

我正在使用 pthreads，是否可以在不使用 c++11 的情况下保护我的程序免受死锁？我在 .Lock() 和 .Unlock() 函数中使用 pthread_mutex_lock 和解锁。
@grimgrom，是的。提到了lock_guard，因为它使异常安全更容易实现，但不需要避免死锁。为避免死锁，请确保始终以相同的顺序获取锁并始终释放，无论锁获取之后的代码如何退出。
@grimgrom，请注意，您可以轻松地为您的 Mutex 类编写自己的 Lock_guard 类。只需 Lock() 在构造函数中和 Unlock() 在析构函数中。请确保Lock_guard 存储了对Mutex 实例的引用并且不复制它。
如果其他地方的代码在mtx1 之前锁定mtx2，同时此代码锁定mtx1 然后mtx2，那么锁守卫不会拯救你，它会死锁。两个线程都将永远等待另一个人释放他们需要的那个。这就是这个答案开头提到的内容，但似乎已被 RAII 讨论所掩盖。死锁是多锁的主要问题。
这个例子是不安全的，正如 doug65536 已经提到的，除非你能保证每次这些互斥锁被锁定，它们总是以相同的顺序被锁定（祝你好运）。按照 Pubby 的建议，绝对安全的方法是使用 std::lock。