pthread_cond_signal 导致死锁

Question

我有一个程序在其中一个线程调用pthread_cond_siganl（或广播）时死锁。 该问题在主程序中可 100% 重现。我无法弄清楚它有什么问题，因此提取了调用等待和信号的代码。但是，已提取的问题无法重现死锁。

在主程序上运行valgrind 不会报告任何无效读/写或内存泄漏。

我想知道调用pthread_cond_signal时可能出现死锁的原因。

提取出来的sn-p如下。

#include <pthread.h>
#include <math.h>
#include <syscall.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

using namespace std;

void Task() {
    cerr << syscall(SYS_gettid) << " In Task, sleeping..." << endl;
    sleep(5);
}

pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t cond;
bool doingTheTask= false;

void* func(void* ) { 
    pthread_mutex_lock(&lock);
    if (doingTheTask) {
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " wait... " << endl;
        while ( doingTheTask) {//spurious wake-up
            cerr << syscall(SYS_gettid) << " waiting..." << endl ;
            pthread_cond_wait(&cond, &lock);
            cerr << syscall(SYS_gettid) << " woke up!!!" << endl ;
        }
    }
    else {
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " My Turn to do the task..." << endl;
        assert( ! doingTheTask );
        doingTheTask= true;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        Task();
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " Before trying to acquire lock" << endl;
        pthread_mutex_lock(&lock);
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " After acquiring lock" << endl ;
        assert( doingTheTask );
        doingTheTask = false;
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " Before broadcast" << endl;
        pthread_cond_broadcast(&cond);
        cerr << syscall(SYS_gettid) << " After broadcast" << endl;
    }
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}


int main() {
    pthread_mutex_init(&lock,NULL);
    pthread_cond_init(&cond,NULL);
    pthread_t thread[2];

    for ( int i = 0 ;  i < 2 ; i ++ ) {
        if (0 != pthread_create(&thread[i], NULL, func, NULL) ) {
            cerr << syscall(SYS_gettid) << " Error creating thread" << endl;
            exit(1);
        }
    } 

    for ( int i = 0 ;  i < 2 ; i ++ ) {
        pthread_join(thread[i],NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    pthread_cond_destroy(&cond);

    return 0;
}

唯一重要的部分是 func 函数。其他部分只是为了编译。

正如我所说，该问题在此程序中无法重现。 这个sn-p和主程序的区别是：

• 在主程序中，mutex和condvar是成员字段，函数是成员方法。
• 任务执行某些任务而不是休眠。
• 多个线程可能会等待，我们应该广播而不是信号。但是，即使我使用信号和一个等待线程，死锁也是 100% 可重现的。

我试图用这段代码解决的问题是一种机制，当至少有一个线程需要完成时，它会执行一次任务。但是没有两个线程应该并行执行任务，一旦其中一个执行了任务，其他线程就不需要执行了。此方法的客户端假定它会阻塞直到任务完成（因此我不能在看到有人在执行任务后立即返回）。

死锁线程的回溯是：

#0  __lll_lock_wait () at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:136
#1  0x00007ffff73e291c in pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 () at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:259

和

#0  __lll_lock_wait () at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:136
#1  0x00007ffff73e30b1 in pthread_cond_signal@@GLIBC_2.3.2 () at ../nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_signal.S:142

pthread_cond_signal deadlocks 是一个类似的问题。但似乎提出的问题有内存损坏。我没有内存损坏（valgrind）。

这个问题在我测试过的两台机器上 100% 可重现。 （ArchLinux 最新和 Uubntu 10.04.3）。

下面是主程序的示例输出。它再次显示线程在调用pthread_cond_wait 和pthread_cond_signal 之前阻塞。 （第一列显示线程 ID）。

3967    In Task, sleeping...
3967    My Turn to do the task...
3967    In Task, sleeping...
3973    wait...
3973    waiting...
3976    <output from some other thread>
3967    Before trying to acquire lock
3967    After acquiring lock
3967    Before broadcast

主程序是 C++。但我使用的是语言的 C 部分，因此避免使用 C++ 标记。

Answer 1

愚蠢的错误。 在执行信号并等待之前，我正在破坏mutex 和condvar。 要重现，只需在加入主函数中的线程之前移动销毁函数。

令人惊讶的是，在我的两台机器上，这都会产生 100% 一致（和错误）的行为。

Answer 2

当我们调用 pthread_cond_wait(&cond, &lock) 时，锁将被释放，pthread 将等待条件变量。当它获得条件变量上的信号时，它将获得锁并从 pthread_cond_wait() 中出来。在您的程序中，您在调用 pthread_cond_broadcast(&cond) 之前获得了互斥锁，因此 pthread_cond_wait(&cond, &lock) 在收到信号时无法获取锁。我认为这将是导致僵局的原因。