死锁和产生死锁的四个必要条件以及如何避免和预防死锁

如果一组进程中的每一个进程都在等待仅由该组进程中的其它进程才能引发的事件，那么该组进程就是死锁的。

（1）多个线程：彼此申请对方资源而导致的死锁。A申请B的资源时，因为资源被占用，A会被挂起等待B释放资源，同时B申请A的资源，因资源被占用B挂起等待A释放资源，而AB都处于挂起状态又无法释放资源，便形成了死锁。

（2）单个线程：A有自己的资源，但还要申请新的资源，而新的资源被占用，则A会挂起等待，同时会保护的资源而不释放，形成死锁。

1. 系统资源的竞争：系统资源的竞争导致系统资源不足，以及资源分配不当，导致死锁。

2. 进程运行推进顺序不合适：进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，会导致死锁。

互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用，即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。

请求与保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求时，该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。

不可剥夺条件:进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。

循环等待条件: 若干进程间形成首尾相接循环等待资源的关系。

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

1）死锁避免的基本思想:

系统对进程发出每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查,并根据检查结果决定是否分配资源,如果分配后系统可能发生死锁,则不予分配,否则予以分配，这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。

2）如何避免死锁？ 

在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。 一般来说互斥条件是无法破坏的，所以在预防死锁时主要从其他三个方面入手 ：

(1)破坏请求和保持条件：在系统中不允许进程在已获得某种资源的情况下，申请其他资源，即要想出一个办法，阻止进程在持有资源的同时申请其它资源。

方法一：在所有进程开始运行之前，必须一次性的申请其在整个运行过程中所需的全部资源，这样，该进程在整个运行期间便不会再提出资源请求，从而破坏了“请求”条件。系统在分配资源时，只要有一种资源不能满足进程的需要，即使其它所需的各资源都空闲也不分配给该进程，而让该进程等待，由于该进程在等待期间未占用任何资源，于是破坏了“保持”条件。

方法二：要求每个进程提出新的资源申请前，释放它所占有的资源。这样，一个进程在需要资源S时，需要先把它先前占有的资源R释放掉，然后才能提出对S的申请，即使它很快又要用到资源R。

两种协议比较：第二种协议优于第一种协议，因为第一种协议会造成资源的严重浪费，使资源利用率大大的降低，也会由于占据大量资源导致其它进程的饥饿问题。

(2)破坏不可抢占条件：允许对资源实行抢夺。

方式一：如果占有某些资源的一个进程进行进一步资源请求被拒绝，则该进程必须释放它最初占有的资源，如果有必要，可再次请求这些资源和另外的资源。

方式二：如果一个进程请求当前被另一个进程占有的资源，则操作系统可以抢占另一个进程，要求它释放资源，只有在任意两个进程的优先级都不相同的条件下，该方法才能预防死锁。

(3)破坏循环等待条件

对系统所有资源进行线性排序并赋予不同的序号，这样我们便可以规定进程在申请资源时必须按照序号递增的顺序进行资源的申请，当以后要申请时需检查要申请的资源的编号大于当前编号时，才能进行申请。

3）死锁避免和死锁预防的区别：

死锁预防是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一,严格的防止死锁的出现,而死锁避免则不那么严格的限制产生死锁的必要条件的存在,因为即使死锁的必要条件存在,也不一定发生死锁。死锁避免是在系统运行过程中注意避免死锁的最终发生。

        所谓银行家算法，是指在分配资源之前先看清楚，资源分配后是否会导致系统死锁。如果会死锁，则不分配，否则就分配。

按照银行家算法的思想，当进程请求资源时，系统将按如下原则分配系统资源：

(1) 当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程。

(2) 进程可以分期请求资源，当请求的总数不能超过最大需求量。

(3) 当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进程在有限的时间里得到资源。

(4) 当系统现有的资源能满足进程尚需资源数时，必须测试系统现存的资源能否满足该进程尚需的最大资源数，若能满足则按当前的申请量分配资源，否则也要推迟分配。

一旦检测出死锁，就应立即采取相应的措施，以解除死锁。死锁的解除主要有两种方法：

（1）抢占资源。从一个或多个进程中抢占足够数量的资源，分配给死锁进程，以解除死锁状态。

（2）终止或者撤销进程。终止或者撤销系统中的一个或多个死锁进程，直到打破循环环路，使系统从死锁状态解脱出来。

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