死锁（Deadlock）是指两个或两个以上的进程（或线程）在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程（或线程）称为死锁进程（或线程）。

死锁的产生需要满足四个必要条件，这四个条件被称为死锁的四个必要条件（Coffman条件），它们是：

1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3. 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
4. 循环等待条件：系统中若干进程形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

如果上述四个条件同时成立，系统就可能发生死锁。

操作系统层面的死锁最早在1965年由Dijkstra在研究银行家算法时提出，它是计算机操作系统乃至整个并发程序设计领域最难处理的问题之一。死锁的恢复和预防是操作系统的重要设计目标之一，常见的死锁预防和恢复策略包括鸵鸟算法（系统假装没有死锁发生）和死锁检测和恢复（系统并不试图阻止死锁的产生，而是允许死锁发生，当检测到死锁发生后，采取措施进行恢复）。

1.线程死锁

本节基于线程去讲解死锁。

有时，一个线程需要同时访问两个或更多不同的共享资源，而每个资源又都由不同的互斥量管理。当超过一个线程加锁同一组互斥量时，就有可能发生死锁。

两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺共享资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁

死锁的几种场景：（1）忘记释放锁；（2）重复加锁；（3）多线程多锁，抢占锁资源

（2）连续两次（或多次）调用 pthread_mutex_lock 来锁定同一个互斥量（mutex）而没有相应的 pthread_mutex_unlock 调用会导致死锁（deadlock）。这是因为互斥量的设计初衷是确保同一时间只有一个线程可以访问被保护的资源或代码段。

当你第一次调用 pthread_mutex_lock(&mutex); 时，如果互斥量 mutex 已经被其他线程锁定，当前线程将会阻塞，直到互斥量被解锁。如果当前线程已经拥有了这个互斥量（即它之前已经成功锁定了这个互斥量但还没有解锁），那么再次调用 pthread_mutex_lock(&mutex); 会导致线程阻塞，因为它在等待自己释放互斥量，这是一个逻辑错误。

测试代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

// 创建2个互斥量
pthread_mutex_t mutex1, mutex2;

void * workA(void * arg) {

    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    sleep(1);
    pthread_mutex_lock(&mutex2);

    printf("workA....\n");

    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}


void * workB(void * arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    sleep(1);
    pthread_mutex_lock(&mutex1);

    printf("workB....\n");

    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);

    return NULL;
}

int main() {

    // 初始化互斥量
    pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);
    pthread_mutex_init(&mutex2, NULL);

    // 创建2个子线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, workA, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, workB, NULL);

    // 回收子线程资源
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    // 释放互斥量资源
    pthread_mutex_destroy(&mutex1);
    pthread_mutex_destroy(&mutex2);

    return 0;
}

上述代码，最终执行不会输出任何东西。

首先，workA对1加锁，然后睡眠1秒。这个时候可能轮到B执行了，B先对2进行加锁，然后睡眠1秒。此时A醒了，尝试对2进行加锁，而2已经被B加锁了，因此A阻塞。轮到B的时候，对1进行加锁，然后1已经被A加上了，所以B阻塞等待。所有，发生了死锁。

2.读写锁

当有一个线程已经持有互斥锁时，互斥锁将所有试图进入临界区的线程都阻塞住。但是考虑一种情形，当前持有互斥锁的线程只是要读访问共享资源，而同时有其它几个线程也想读取这个共享资源，但是由于互斥锁的排它性，所有其它线程都无法获取锁，也就无法读访问共享资源了，但是实际上多个线程同时读访问共享资源并不会导致问题。
在对数据的读写操作中，更多的是读操作，写操作较少，例如对数据库数据的读写应用。
为了满足当前能够允许多个读出，但只允许一个写入的需求，线程提供了读写锁来实现。

◼ 读写锁的特点：
 如果有其它线程读数据，则允许其它线程执行读操作，但不允许写操作。
 如果有其它线程写数据，则其它线程都不允许读、写操作。
 写是独占的，写的优先级高。

如果A线程加的是读锁，然后B线程是要加写锁，C线程是要加读锁。那么由于写的优先级高，因此B先加写锁。

测试代码：

/*
    读写锁的类型 pthread_rwlock_t
    int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
    int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

    案例：8个线程操作同一个全局变量。
    3个线程不定时写这个全局变量，5个线程不定时的读这个全局变量
*/

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

// 创建一个共享数据,作为全局变量
int num = 1;

// pthread_mutex_t mutex;互斥锁的效率相比于读写锁要慢
//创建读写锁
pthread_rwlock_t rwlock;

void * writeNum(void * arg) {

    while(1) {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        num++;
        printf("++write, tid : %ld, num : %d\n", pthread_self(), num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

void * readNum(void * arg) {

    while(1) {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        printf("===read, tid : %ld, num : %d\n", pthread_self(), num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(100);
    }

    return NULL;
}

int main() {

   pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    // 创建3个写线程，5个读线程
    pthread_t wtids[3], rtids[5];
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        pthread_create(&wtids[i], NULL, writeNum, NULL);
    }

    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&rtids[i], NULL, readNum, NULL);
    }

    // 设置线程分离
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
       pthread_detach(wtids[i]);
    }

    for(int i = 0; i < 5; i++) {
         pthread_detach(rtids[i]);
    }

    pthread_exit(NULL);

    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

    return 0;
}

最后三行代码的原因是：如果destory在先，因为上面的detach运行后子线程可能没有运行完，所以可能会在子线程运行过程中destory互斥量，这样会出错，如果destory在后，那么主线程exit后也不会去destory互斥量，所以我建议上面回收子线程使用join，因为join是阻塞的，会等所有的子进程资源回收完了再继续，然后再destory互斥量，最后exit主线程。

也就是说：用pthread_join，最后，最初主线程pthread_exit(NULL)