文章目錄

• 1. 死鎖概念
• 2. 死鎖處理方法
• 1. 死鎖預防
• 2. 死鎖避免
• 3. 銀行家演算法
• 4. 死鎖檢測

1. 死鎖概念

死鎖是指：由於競爭資源或者通訊關係，兩個或更多執行緒在執行中出現，永遠相互等待只能由其他程序引發的事件。

1. 死鎖示例
   
2. 程序訪問資源的流程
   在系統裡，存在各種型別的資源R1，R2，…，Rm:比方說CPU執行時間、記憶體空間、I/O裝置等。
   
3. 資源分類
   
4. 資源分配有向圖
   描述資源和程序之間的分配和佔用關係
   
5. 出現死鎖的必要條件
   下圖4個條件都成立則可能出現死鎖
   

2. 死鎖處理方法

1. 死鎖預防

死鎖預防是指採用某種策略，限制併發程序對資源的請求，使系統在任何時刻都不滿足死鎖的必要條件。也就是說上節中的四個必要條件，有任何一個不滿足就可以。辦法有：

互斥：把互斥的共享資源封裝成可同時訪問
持有並等待：程序請求資源時，要求它不佔有任何其他資源，也就是它必須一次性申請到所有資源，這種方法會導致資源效率低。
非搶佔：如程序不能立即分配資源，則釋放已佔有的資源。也就是隻在能夠同時獲得所有需要資源時，才執行分配操作
迴圈等待：對資源進行排序，要求程序按順序請求資源

2. 死鎖避免

利用額外的先驗資訊，在分配資源時，判斷是否會出現死鎖，只在不會死鎖時分配資源。

1. 系統資源分配的安全狀態
   
2. 安全狀態與死鎖的關係
   

3. 銀行家演算法

1. 背景
   銀行家演算法是實現死鎖避免的一種方法，它的背景如下圖
   

2. 資料結構（需要維護的資訊）
   

3. 安全狀態判斷演算法
   把現在可用的資源複製到work中，作為當前進行判斷的場所，在這個情況下，去判斷現有的這些資源是否能滿足當前所有程序的總的需求，能滿足，則說明是安全的。
   

4. 演算法詳細步驟
   

6. 演算法例項
   假設初始狀態如下圖：
   

   
   示例1：在上圖的初始狀態，如果T2請求R1和R3各一個資源，這個操作會允許麼？

   因為在上圖中，request[2][1]（1）<Need[2][1]（1）， request[2][3]（1）<Need[2][3]（2），就可以轉到銀行家演算法的第2步，然後request[2][1]<work[1],request[2][3]<work[3]就進入銀行家演算法的第3步，然後進入下圖狀態
   

   在上圖，依據安全狀態判斷演算法第二步的尋找執行緒，Need[2][3]<=work[3]，分配一個R3資源給T2，這樣T2就可以正常執行完，然後將它的資源回收，進入下圖

   

   在上圖中，會發現任何一個Need[i][j]<=work[j],假設將資源分配給T1，然後執行完T1，再回收資源，進入下圖

   

   然後按照安全判斷演算法執行下去就發現此時的系統狀態是安全的。

   所以T2請求R1和R3各一個資源這個操作會允許。

   示例2：在上圖的初始狀態，如果T1請求R1和R3各一個資源，這個操作會允許麼？

   因為在上圖中，request[1][1]（1）<Need[1][1]（1）， request[1][3]（1）<Need[1][3]（2），就可以轉到銀行家演算法的第2步，然後request[1][1]<work[1],request[1][3]<work[3]就進入銀行家演算法的第3步，然後進入下圖狀態

   

   依據安全判斷演算法，會發現四個執行緒的Need[i]>work，直接跳到第4步，判定系統不安全，也就是不允許這個操作

4. 死鎖檢測

1. 死鎖檢測概念
   不同於前面的死鎖預防和死鎖避免，死鎖檢測允許系統進入死鎖狀態，它所做的工作如下圖
   
2. 死鎖檢測演算法
   • 資料結構
     
   • 檢測詳細步驟
     

3. 死鎖檢測演算法例項
   示例1：
   初始狀態如下
   

   由上圖可以看出T0、T2執行緒沒有資源請求了，那就先讓這兩個執行緒執行完(先執行T0)，並回收資源，得下圖

   

   在上圖可以看到，當前可用資源是可以滿足其他執行緒繼續執行的，所以示例1沒有死鎖

   
   示例2
   初始狀態
   

   由上圖可以看出，T0沒有資源請求，先執行完T0並回收資源，但這時就會發現只有B資源有一個例項，而剩餘的4個執行緒或需要A資源、或需要C資源，無法正常執行，也就是死鎖了

4. 死鎖恢復-程序終止選擇
   
5. 死鎖恢復-程序終止方式