嵌入式软件设计中查找缺陷的几个技巧
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三、死锁
在共享资源的系统中，防止访问冲突极为重要，但这有可能导致另一个问题：死锁。当通过锁定一个资源来防止任何其它线程访问这个资源，以避免竞争条件时，必须对设计进行评估，确保绝对不会发生死锁。死锁测试通常没有什么效果，因为只有某种特定顺序的资源锁定才可能产生死锁，而一般的测试不大可能导致这种顺序。
死锁只不过是多线程环境中一个锁定资源的问题。以下四个条件必须同时具备，才会发生死锁。防止其中任何一个条件出现都可以排除死锁的可能性：
* 相互排除---每次只有一个线程可以使用某个锁定的资源；
* 非先占---其它线程不能强迫另一个线程释放资源；
* 保持并等待---线程在等待需要的其它任何资源时，保持它们已经锁定的资源；
* 循环等待---存在一个线程循环链，其中每个线程保持链中下一个线程所需要的资源。
图1：循环等待
图1中的资源分配图是死锁问题的一个例子。线程1首先锁定Buf资源，在保持Buf时，指向Bus，然后是Mux。如果线程1一直运行到结束，它最终将释放所有这些资源。线程2运行时，必须指向Bus、Sem，最后是Mux。线程3运行时，需要Sem和Buf。
在这个设计实例中，无法保证任何一个线程能够在另一个线程开始执行之前结束。如果一个线程不能得到需要的某个资源，它将挂起执行(阻塞)，直到该资源有效为止。在系统运行过程中，各线程都将对资源进行锁定或解锁。由于各线程运行和指向其资源的相对时序各不相同，有可能出现由于各个线程正在等待被其它线程保持的资源，导致所有线程都无法运行的情况。例如，如果线程1保持Buf，线程2保持Bus，而线程3已经取得了Sem，则系统将发生死锁。因为按照从Buf到Bus到Sem，再回到Buf的线程分配箭头，循环等待条件得到了满足。
图2：没有死锁
潜在死锁问题识别出来之后，通常很容易进行修复。在图2中，对线程3进行了修改，使其在得到Sem之前首先设法指向Buf。这样，循环等待的条件就被打破了，系统将不会再受到死锁的影响。
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