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引言
本文为第七篇，作业管理之死锁，死锁是计算机操作系统中非常重要的概念，本文主要介绍什么是死锁以及如何解决死锁
死锁
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，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称为 死锁进程
举个例子：
如果这四辆汽车按照如图的方向行驶，堵在十字路口，相互之间没有退让的话，这四辆汽车就形成了死锁。
死锁的产生
- 竞争资源
- 进程调度顺序不当
竞争资源
为什么会出现竞争资源？
- 共享资源 数量不满足各个进程的需求
- 各个进程之间发生 资源竞争 导致死锁
举例：
假设有两个进程：进程 1 和进程 2，进程 1 需要使用传真机，并且已经获取到了传真机资源。进程 2 需要获取打印机，并且也获取到了。如果此时进程 2 还需要传真机的时候，或者进程 1 还需要打印机的时候，他们都需要等待请求的资源被释放，但他们相互之间所占用的资源又不会被释放，因此就造成了死锁的产生，这个就是由于竞争资源而产生的死锁。如果此时多一个传真机或者打印机资源，就不会出现死锁，本质还是因为资源不够
进程调度顺序不当
还是以上边的进程 1 和进程 2 为例，假设进程 1 申请传真机资源为步骤 A，进程 2 申请打印机资源为步骤 B，进程 2 申请传真机资源为步骤 C，进程 1 申请打印机资源为步骤 D。如果这两个进程按照 A、B、C、D 的顺序申请资源，就会产生 死锁 。如果程序可以把调度顺序改为 A、D、B、C，这个时候就不会出现死锁的情况。因为当进程 1 先获得了传真机资源，然后在获取打印机资源，完成它的工作之后，进程 1 就会释放这两个资源。这个时候进程 2 就可以获得打印机和传真机资源了。这个就是因为 进程调度顺序不当 导致死锁的产生
死锁的四个必要条件
- 互斥条件
- 请求保持条件
- 不可剥夺条件
- 环路等待条件
如果只满足上边的一个或两个的话，不会产生死锁
互斥条件
- 进程对资源的使用是 排他性的使用
- 某个资源只能由一个进程使用，其它需要使用该资源的进程只能 等待，等待资源被释放
请求保持条件
- 进程 至少持有一个资源，又提出新的资源请求
- 新资源被占用，请求被阻塞
- 被阻塞的进程不释放自己所持有的资源
不可剥夺条件
- 进程获得的资源在未完成使用前不能被剥夺(程序或操作系统均不可)
- 获得的资源只能由进程自身释放
环路等待条件
发生死锁时，必然存在进程 - 资源 环形链
P 为进程，R 为资源
死锁的处理
预防死锁的方法
前边提到了死锁的四个必要条件，只要破坏其中的一个或多个条件，就可以避免死锁的出现
破坏请求保持条件
- 系统规定进程运行之前，一次性申请所有需要的资源
- 进程在运行期间不会提出资源请求，从而摒弃请求保持条件。也就不可能会因为在运行的时候请求资源而导致等待的情况
破坏不可剥夺条件
- 当一个进程请求新的资源得不到满足时，必须释放占有的资源
- 进程 运行时 占有的资源 可以被释放，意味着可以被剥夺
破坏环路等待条件
- 可用资源线性排序，申请必须按照需要递增申请
- 线性申请不再形成环路，从而摒弃了环路等待条件
假设有 A、B、C、D、E 这五个资源，按照线性顺序将他们排起来，假设有一个进程需要 A 和 D 这两个资源的时候，它必须先申请 A，才能申请 D，这样就是线性申请
银行家算法
银行家算法是一个可操作的著名的避免死锁的算法，以银行借贷系统分配策略为基础的算法
- 假设客户申请的贷款是有限的，每次申请需要声明最大资金量
- 银行家在能满足贷款时，都应该给客户贷款
- 客户在使用贷款后，能够及时归还贷款
上边是银行家算法策略的一个基础，下边是具体过程：
这个算法要求有三个数据结构，分别是 已分配资源表 、 所需资源表 、 可分配资源表
A、B、C、D 为可申请的 共享资源 ，P1、P2、P3、P4 为需要申请资源的四个 进程
已分配资源表
表中的数值表示的是每个进程它当前拥有的资源(如 P1 进程已分配了 1 个 C 资源和 4 个 D 资源)
所需资源表
表中的数值表示的是每个进程所需要各个资源的数量(如 P1 进程需要 6 个 B 资源、5 个 C 资源和 6 个 D 资源)
可分配资源表
表中的数值表示的是系统里边还剩下的各种类型资源的数量
有了上边的几个数据结构的表格，就可以进行真实的演练了
(1)所需资源表 减已分配资源表
这两个数据结构相减，得到 还需分配资源表，然后将还需分配资源表和可分配资源表进行对比
我们会发现，可分配资源表，不满足进程 P1 的需求，因为 P1 进程需要 6 个 B 资源、4 个 C 资源、2 个 D 资源，而可用的 A、B、C、D 资源分别只有 1、5、2、0 个，因此不满足进程 PA 的需求。后边的 P2、P3、P4 使用同样的方法对比可发现，可分配资源表中的资源满足 P2 的需求，不满足 P1、P3、P4 的需求。因此，系统会把可分配的资源全部分发给 P2，那么这个 P2 进程就可以继续的执行下去，等 P2 执行完之后，再归还所有的资源，归还之后，又可以将新的资源分配给别的进程。这个就是银行家算法。(P1、P2、P3、P4 可以看做贷款的人，数字代表贷款的钱)
在快速变化的技术中寻找不变，才是一个技术人的核心竞争力。知行合一，理论结合实践