linux 线程异常

基础概念

Linux线程异常是指在多线程程序执行过程中，某个线程由于某种原因（如访问非法内存、除零错误、资源耗尽等）导致程序运行出现异常行为。这种异常可能会导致线程崩溃，甚至影响整个进程的稳定性。

类型

信号异常：如SIGSEGV（段错误）、SIGFPE（浮点异常）等。
资源耗尽：如内存不足、文件描述符耗尽等。
逻辑错误：如死锁、竞态条件等。

应用场景

服务器程序：如Web服务器、数据库服务器等，需要处理大量并发请求。
图形界面程序：如桌面应用程序，需要响应用户操作。
数据处理程序：如数据分析、图像处理等，需要高效利用多核CPU。

常见问题及解决方法

1. 信号异常

问题：程序运行过程中出现SIGSEGV或SIGFPE等信号异常。

原因：通常是由于访问非法内存或进行非法运算导致的。

解决方法：

使用try-catch块捕获异常（在C++中）。
使用sigaction函数设置信号处理函数。

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void signal_handler(int signum) {
    printf("Caught signal %d\n", signum);
    exit(signum);
}

int main() {
    signal(SIGSEGV, signal_handler);
    signal(SIGFPE, signal_handler);

    // 故意触发段错误
    int* ptr = NULL;
    *ptr = 1;

    return 0;
}

2. 资源耗尽

问题：程序运行过程中出现内存不足或文件描述符耗尽。

原因：通常是由于程序分配的内存过多或打开的文件描述符过多导致的。

解决方法：

使用内存池技术管理内存分配。
使用文件描述符限制机制。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/resource.h>

int main() {
    struct rlimit rl;
    rl.rlim_cur = 1024;  // 设置当前限制
    rl.rlim_max = 1024;  // 设置最大限制
    if (setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl) != 0) {
        perror("setrlimit");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 打开大量文件
    for (int i = 0; i < 2048; i++) {
        FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("fopen");
            break;
        }
        fclose(fp);
    }

    return 0;
}

3. 逻辑错误

问题：程序运行过程中出现死锁或竞态条件。

原因：通常是由于线程同步机制不当导致的。

解决方法：

使用互斥锁（mutex）避免竞态条件。
使用条件变量（condition variable）避免死锁。

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

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int counter = 0;

void* increment(void* arg) {
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[2];

    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, increment, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    printf("Counter: %d\n", counter);

    return 0;
}