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linux线程被阻塞后会

当Linux线程被阻塞后,会发生以下情况:

一、基础概念

  1. 阻塞状态
    • 线程在等待某个事件发生(如等待I/O操作完成、等待获取锁等)时会进入阻塞状态。在这个状态下,线程不能被调度执行,直到阻塞条件解除。

二、相关优势(从系统资源利用角度)

  1. 避免忙等待
    • 如果线程不被阻塞而是不断循环检查条件是否满足(忙等待),会浪费大量的CPU资源。阻塞使线程让出CPU,让其他线程有机会运行,提高了整个系统的资源利用率。

三、类型

  1. I/O阻塞
    • 当线程发起一个I/O操作(如读取磁盘文件、网络通信中的数据接收等),如果数据没有立即可用,线程就会被阻塞。例如,在从网络套接字读取数据时,如果没有数据到达,线程就会等待数据到来而阻塞。
  • 锁阻塞
    • 当多个线程竞争同一把锁时,未获取到锁的线程会被阻塞。比如在多线程访问共享资源时,使用互斥锁保护资源,没有获取到锁的线程就只能等待锁被释放。

四、应用场景

  1. 生产者 - 消费者模型
    • 生产者线程生产数据并放入缓冲区,消费者线程从缓冲区取数据。当缓冲区为空时,消费者线程可能会被阻塞等待生产者生产数据;当缓冲区满时,生产者线程可能会被阻塞等待消费者消费数据。

五、可能出现的问题及原因

  1. 死锁
    • 原因:多个线程互相等待对方释放资源,形成循环等待。例如,线程A持有锁1并等待锁2,而线程B持有锁2并等待锁1。
    • 解决方法:
      • 可以通过资源分配图来检测死锁并避免不合理的资源分配顺序。
      • 使用超时机制,在获取锁一段时间后如果还未获取到就放弃并重试。
  • 饥饿
    • 原因:某些线程由于优先级低或者资源分配不合理等原因,长时间无法获得执行机会。例如,在一个系统中总是优先调度高优先级线程,低优先级线程可能永远无法执行。
    • 解决方法:
      • 调整线程优先级策略,采用公平锁等机制确保每个线程都有机会获得资源。

六、解决线程阻塞相关问题的一般思路

  1. 优化I/O操作
    • 对于I/O阻塞,可以采用异步I/O或者非阻塞I/O的方式。例如,在Linux下可以使用epoll(用于处理大量文件描述符的高效I/O事件通知机制)来实现非阻塞的网络I/O操作。
    • 示例代码(使用select实现简单的非阻塞I/O检查,这里以读取标准输入为例):
代码语言:txt
复制
#include <stdio.h>
#include <sys/select.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    fd_set readfds;
    struct timeval tv;
    int ret;

    tv.tv_sec = 5;
    tv.tv_usec = 0;

    while (1) {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(STDIN_FILENO, &readfds);

        ret = select(STDIN_FILENO + 1, &readfds, NULL, NULL, &tv);
        if (ret == -1) {
            perror("select");
            break;
        } else if (ret) {
            char buf[100];
            fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
            printf("Read from stdin: %s", buf);
        } else {
            printf("No data in 5 seconds
");
        }
    }

    return 0;
}
  1. 合理管理锁
    • 尽量减少锁的粒度,避免长时间持有锁。
    • 使用读写锁,在读多写少的场景下提高并发性能。例如,在一个多线程访问的缓存系统中,如果读操作远远多于写操作,使用读写锁可以让多个读线程同时访问缓存而不会相互阻塞。
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