死锁如何产生及避免
死锁（Deadlock）是指两个或多个线程（或进程）在等待彼此释放资源，导致所有线程（或进程）都无法继续执行的一种状态。死锁是多线程编程中的一个常见问题，了解死锁的原因并采取适当的措施来避免它，对于编写高效、安全的并发程序非常重要。
死锁的四个必要条件
要发生死锁，必须同时满足以下四个条件：
互斥条件（Mutual Exclusion）：某些资源在同一时刻只能被一个线程占用。
占有并等待（Hold and Wait）：一个线程已经持有至少一个资源，同时还在等待获取其他线程持有的资源。
不可抢占（No Preemption）：资源不能被强行夺取，只能由持有该资源的线程主动释放。
循环等待（Circular Wait）：存在一个循环等待链，即线程A等待线程B持有的资源，线程B等待线程C持有的资源，而线程C又在等待线程A持有的资源，从而形成了一个循环。
死锁的常见原因
资源竞争：多个线程同时请求多个共享资源时，如果资源的分配顺序不当，可能会导致死锁。
加锁顺序不一致：不同线程在获取多个锁时，如果锁的获取顺序不一致，容易导致死锁。
嵌套锁定：线程在持有一个锁的情况下，尝试获取另一个锁，而另一个锁又可能被其他线程持有，从而导致死锁。
资源饥饿：长时间持有锁的线程不释放锁，其他线程长期等待导致死锁。
等待资源：线程在持有资源的同时等待另一个资源，而该资源被其他线程持有并且无法释放。
避免死锁的方法
避免循环等待（Circular Wait）
统一锁顺序：确保所有线程在获取多个锁时，按相同的顺序获取锁。例如，如果线程A和线程B都需要锁X和锁Y，那么总是先获取锁X再获取锁Y。这样可以防止循环等待。
锁排序算法：可以为锁分配一个全局序号，每个线程按序号顺序请求锁，确保不会发生循环等待。
使用超时机制（Timeouts）
在尝试获取锁时使用超时机制。如果一个线程在一定时间内无法获取锁，可以放弃获取并释放已经占有的资源，然后重试。这可以防止线程长时间等待锁，减少死锁的发生概率。
资源预分配（Resource Preallocation）
在开始执行之前，预先分配所有所需资源，避免在执行过程中动态获取资源。如果无法一次性获取所有资源，则放弃并重新尝试。
死锁检测（Deadlock Detection）
定期检测是否存在死锁，如果检测到死锁，可以采取措施，如强制释放某些资源或中止某些线程，以打破死锁。
使用图论中的“等待图”（Wait-For Graph）方法，实时检测系统中是否存在环路（即死锁）。
降低锁的粒度（Granularity）
尽量减少锁的粒度，将锁的范围限制在尽可能小的代码块中，减少锁的持有时间，从而减少发生死锁的可能性。
使用无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）
在某些情况下，可以使用无锁数据结构或原子操作，避免使用锁，从而避免死锁。例如，使用 std::atomic 变量代替互斥锁。
避免嵌套锁定
尽量避免一个线程在持有一个锁的情况下再去获取另一个锁。如果必须嵌套锁定，确保锁的获取顺序和释放顺序严格一致。