定位临界区(critical section)导致的死锁
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本文代码(45KB)
在多线程程序的开发中，因为效率的关系，通常会选用CriticalSection作为同步的机制。初学者在设计开发多线程程序时经常会出现死锁的 情况，昨天就看到有个哥们在发帖问这个（明显是郁闷中阿）。这里通过一个例子说下不用Intel的Thread Checker，Thread Profiler，也不用强大的WinDbg，只是用土土的VC6自带的调试器如何来轻松的定位这种死锁问题。
先贴下死锁例子的代码：
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· /*******************************************************/ · /* 程 序：DeadLock */ · /* 功能：多线程环境中出现CriticalSection对象导致 的死锁 */ · /* 作者：轻松调试网 www.debug-easy.com */ · /* 日 期：2008-12-09 */ · /*******************************************************/ · #include <windows.h> · #include <stdio.h> · · CRITICAL_SECTION g_cs1; · CRITICAL_SECTION g_cs2; · · DWORD WINAPI Worker(LPVOID lpParam) · { · if((int)lpParam == 7) · { · while(1) · { · printf("Worker[%x]: 就我 活着\n", GetCurrentThreadId()); · Sleep(1000); · } · } · else · { · printf("Worker[%x]:准备进入临界段 g_cs2\n", GetCurrentThreadId()); · EnterCriticalSection(&g_cs2); · printf("Worker[%x]:成功进入临界段 g_cs2\n", GetCurrentThreadId()); · · printf("Worker[%x]:准备进入临界 段 g_cs1\n", GetCurrentThreadId()); · EnterCriticalSection(&g_cs1); · printf("Worker[%x]:成功进入临界 段 g_cs1\n", GetCurrentThreadId()); · } · return 0; · } · · int main(int argc, char* argv[]) · { · InitializeCriticalSection(&g_cs1); · InitializeCriticalSection(&g_cs2); · · printf("main[%x]: 准备进入临界 段 g_cs1\n", GetCurrentThreadId()); · EnterCriticalSection(&g_cs1); · printf("main[%x]: 成功进入临界 段 g_cs1\n", GetCurrentThreadId()); · · HANDLE hThread[8]; · for(int i=0; i<8; i++) · { · hThread[i] = CreateThread(NULL, 0, Worker, (LPVOID)i, 0, NULL); · } · · printf("main[%x]: 准备进入临界 段 g_cs2\n", GetCurrentThreadId()); · EnterCriticalSection(&g_cs2); · printf("main[%x]: 成功进入临界 段 g_cs2!\n", GetCurrentThreadId()); · · return 0; · } |
首先编译上面的程序。把Project --〉Setting --〉C++ --〉 Catalog中选中Coding Generation，然后在User run-time Library中选中Debug MultiThreaded。按F7 build之，然后F5直接调试运行。可看到下面的输出内容：
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这里的Worker是main中创建的16个线程，[]里面的是线程的ID。现在程序已经死锁了，没有退出，只有一个线程还在每秒钟输出一次。要的就是这种效果，现在进入我们的主题。把死锁的原因定位出来（当然，这里的例子很简单就能看出来，但是实际的情况往往要复杂得多，而分析定位的方法是不变 的）。
第一步，暂停程序的运行。可以通过Debug工具栏里那个表示暂停的小按钮（哪怕你第一次用VC6，只要用过随身听，录音机，mp3，vcd，dvd的都认识那个钮，不认识的打pp）。不知道怎么找到Debug工具栏的，去看看VC的程序员指南。或者在菜单里面的Debug --〉Break也行。
第二步，暂停下来之后，通常看到的是满屏的汇编代码。不要慌，把Call Stack窗口打开（按快捷键Alt + 7，或者是通过菜单View --〉Debug Window --〉Call Stack来激活），大概会看到下面的内容：
这里看到的是当前线程的调用堆栈。不出意外的话，这个线程应该是那个还活着不停输出的线程（没想清楚的再复习一下操作系统中线程调度的内容，推荐 Windows Internals）。实际上，从上面选中的那一行Worker(void * 00000007。。。)中就看到了这就是i=7时的那个线程。双击这一行进去看看，如下图：
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这几个圈起来的内容。第一个是lpParam，我们看到它的值是7，正是我们创建的第8个线程。它在这不停的循环输出着。第二个圈中的内容是 g_cs2，第三个是g_cs1。
第三步：看看两个全局变量CriticalSection我们看看目前是什么状况。分别QuickWatch这两个变量。
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时间比较紧，说一下最关心的字段OwningThread。我们看到g_cs1的OwningThread是0x3f18，g_cs2的 OwningThread是0x36b4。这表示CriticalSection g_cs1被线程0x3f18占着，而g_cs2被线程0x36b4占着。
第四步：看看占着这两个临界区的线程在干什么。选中菜单Debug --〉Thread，看到下面的输出：
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我们看到前面蓝色背景的一行，最开头有个'*'号，这表示是调试器的当前线程。前面的7640是线程的ID，后面的[Worker]是当前运行到的 位置。我们关心的是0x3f18和0x36b4这两个线程，往上一看就有了。0x3f18就是main线程，0x36b4是一个Worker线程。先看一 下main线程，在0x3f18那行双击一下。很可能又是满屏的汇编。
第五步：跟第二步一样操作，从Call Stack中找到我们代码的位置。然后就发现代码停在下面这行上：
EnterCriticalSection(&g_cs2);
说明什么呢？说明main线程在等待进入临界区g_cs2。刚才已经提到main线程已经进入了g_cs1，而g_cs2被线程0x36b4占着， 所以如果g_cs2不被释放的话，main就会一直占着g_cs1不放，死等g_cs2。重复第四，五步看看0x36b4在干吗，我们看到它也停在类似代 码行上：
EnterCriticalSection(&g_cs1);
嗯，很明显了。这个线程已经进入了g_cs2，但是还要g_cs1；g_cs1又被main占着，main也非要进g_cs2，这就形成了死锁的条件：各自占有，循环等待。
第六步：解决问题。弄清楚了死锁的原因，剩下的就是破坏死锁的条件了，依赖于业务解决吧。
怎么样，这个土土的VC6调试器还是很有用吧。当然，尽管本文是以VC6作为环境，其他的开发环境应该也有类似的功能。基本的思路就是确认被死锁的线程或者被死锁的变量。这里的例子是先看到的没死锁的线程，刚好能看到那两个g_cs1,2的值，所以就能确认是哪俩线程有问题。实际的情况通常是根据业务大致确认死锁的线程，然后看看是哪几个线程占着哪几个CriticalSection对象在循环等待，最后把关系理清楚，去掉耦合性来解决死锁。