在 Rust 多线程应用程序中锁定 Mutex 时发生死锁

我正在开发一个 Rust 应用程序，其中有一个与 PacketManager 交互的 BusDevice。在多线程环境中尝试锁定一个 Mutex 时，我遇到了死锁。应用程序被卡在锁定 Mutex 的那一行，再也无法继续。

详细描述：

在我的 Rust 应用程序中，我有一个使用 PacketManager 发送确认数据包的 BusDevice。BusDevice 中的 send_ack 方法会生成一个新线程来处理确认，但在试图获取 PacketManager 的 Mutex 上的锁时似乎会挂起。

以下是我的 BusDevice 实现的相关部分：

use std::sync::{Arc, Mutex}；

pub struct BusDevice {
    packet_manager：Arc<Mutex<PacketManager>>、
    // 其他字段...
}

impl BusDevice {
    pub fn send_ack(&self, dest: u8, seq: u8) {
        let packet_manager = Arc::clone(&self.packet_manager)；

        std::thread::spawn(move || {
            让 pm = packet_manager.lock()；
            匹配 pm {
                Ok(mut pm) => {
                    pm.send_ack(0, dest, seq)；
                }
                Err(e) => {
                    println!("Failed to lock PacketManager: {:?}", e)；
                }
            }
        })
        .join()
        .expect("Thread join failed")；
    }
}

use std::sync::{Arc, Mutex}；
使用 serialport::TTYPort；

pub struct PacketManager {
    serial_port：Arc<Mutex<TTYPort>>、
    // 其他字段...
}

impl PacketManager {
    pub fn send_ack(&mut self, src: u8, dest: u8, seq: u8) { // 逻辑发送确认数据包。
        // 发送确认数据包的逻辑
    }
}

我已确保代码的其他部分不会长时间锁定。 我简化了 send_ack 方法以隔离问题，但问题依然存在。 我添加了打印语句来跟踪执行情况，结果证实应用程序在 packet_manager.lock() 处卡住了。

预期行为：

生成的线程应获取 PacketManager 上的锁，发送确认数据包，然后释放锁，而不会导致死锁。

代码中死锁的原因是在 send_ack 方法中使用了 thread::spawn 和 join 的组合方式。

问题在于：

1. send_ack 方法生成了一个新线程来处理确认数据包。
2. 在新线程中，代码尝试获取 packet_manager 的锁。
3. 同时，send_ack 方法调用 join 方法等待新线程结束。

这会导致死锁，因为：

• 新线程持有 packet_manager 的锁，直到它完成发送确认数据包的操作。
• 主线程（调用 send_ack 的线程）在 join 方法处等待新线程结束，而新线程需要先释放 packet_manager 的锁才能结束。

解决方案：

要解决这个问题，需要避免在持有锁的情况下等待线程结束。一种方法是将 join 操作移出 send_ack 方法：

use std::sync::{Arc, Mutex};

pub struct BusDevice {
    packet_manager: Arc<Mutex<PacketManager>>,
    // 其他字段...
}

impl BusDevice {
    pub fn send_ack(&self, dest: u8, seq: u8) {
        let packet_manager = Arc::clone(&self.packet_manager);

        std::thread::spawn(move || {
            let pm = packet_manager.lock();
            match pm {
                Ok(mut pm) => {
                    pm.send_ack(0, dest, seq);
                }
                Err(e) => {
                    println!("Failed to lock PacketManager: {:?}", e);
                }
            }
        });

        // 不要在这里调用 join()
    }
}

这样，主线程就不会阻塞等待新线程结束，从而避免了死锁。

其他建议:

• 考虑使用通道（channel）在主线程和工作线程之间传递数据，而不是共享 Arc<Mutex<PacketManager>>。这样可以简化代码并提高性能。
• 评估是否真的需要为每个确认数据包创建一个新线程。如果发送确认数据包的操作比较轻量级，可以考虑将这些操作放到一个线程池中执行。