Author : Cyan_RA9
Source : 【卡码笔记】网站
Question : 什么是死锁，如何预防死锁？
【简要回答】
死锁的概念：
- 死锁的定义：
- 死锁是指多个进程或线程在执行过程中，因为竞争资源而造成的一种互相等待的现象，导致这些进程或线程都无法继续执行。
- 死锁的原因：
- 资源竞争、进程推进顺序不当。
- 死锁产生的必要条件：
- ①互斥条件、②请求和保持条件、③不可抢占条件、④循环等待条件。
如何预防死锁？
- 破坏互斥条件：允许资源被多个进程或线程共享。
- 破坏请求和保持条件：进程或线程在请求资源时，必须释放已持有的资源。
- 破坏不可抢占条件：允许系统抢占进程或线程持有的资源。
- 破坏循环等待条件：对资源进行排序，进程或线程按顺序请求资源。
【详细回答】
死锁的概念：
- 死锁的定义：
- 死锁是指多个进程或线程在执行过程中，因为竞争资源而造成的一种互相等待的现象，导致这些进程或线程都无法继续执行。
- 死锁的原因：
- 资源竞争：多个进程或线程竞争有限的资源。
- 进程推进顺序不当：进程或线程的推进顺序不合理，导致互相等待。
- 死锁产生的必要条件：
- 互斥条件：资源一次只能被一个进程或线程占用。
- 请求和保持条件：进程或线程在持有资源的同时，又请求其他资源。
- 不可抢占条件：进程或线程持有的资源不能被其他进程或线程抢占，只能由该进程主动释放。
- 循环等待条件：存在一个进程或线程的循环等待链，每个进程或线程都在等待下一个进程或线程持有的资源。
如何预防死锁？
- 破坏互斥条件：
- 允许资源被多个进程或线程共享，避免资源独占。
- eg：只读文件可以被多个进程同时访问。
- 破坏请求和保持条件：
- 进程或线程在请求资源时，必须释放已持有的资源。
- eg：使用一次性分配策略，进程或线程在开始执行前请求所有需要的资源。
- 破坏不可抢占条件：
- 允许系统抢占进程或线程持有的资源。
- eg：当进程或线程请求资源失败时，系统可以抢占其已持有的资源。
- 破坏循环等待条件：
- 对资源进行排序，进程或线程按顺序请求资源。
- eg：为资源编号，进程或线程只能按编号递增的顺序请求资源。
【知识图解】
- 有死锁的资源分配图，如下所示：
【知识拓展】
- 死锁的处理方法：
- 死锁预防（Deadlock Prevention）：
死锁预防是通过破坏死锁产生的必要条件来避免死锁的发生。具体方法包括：
破坏互斥条件（允许资源被多个进程共享，如只读文件）、
破坏请求和保持条件（要求进程在请求资源时释放已持有的资源，或采用一次性分配策略）、
破坏不可抢占条件（允许系统抢占进程持有的资源，如强制回收资源）、
破坏循环等待条件（对资源进行排序，进程按顺序请求资源）。
这些方法通过限制资源分配的方式，从根本上避免死锁的发生。 - 死锁避免（Deadlock Avoidance）：
死锁避免是通过动态检查资源分配状态，确保系统不会进入不安全状态。最经典的算法是银行家算法，它要求每个进程声明其最大资源需求，系统在分配资源前检查是否存在安全序列（即是否存在一种资源分配顺序，使得所有进程都能顺利完成）。如果存在安全序列，则分配资源；否则拒绝分配。死锁避免的优点是不需要限制资源分配，但需要预先知道进程的资源需求，且计算开销较大。 - 死锁检测（Deadlock Detection）：
死锁检测不需要事先采取任何限制性措施，并允许死锁的出现。通过定期检查系统中的进程和资源状态，检测是否存在死锁。常用的方法包括资源分配图和定期检测算法。资源分配图通过检查是否存在环路来判断死锁；定期检测算法则通过模拟资源分配过程，检查系统是否处于死锁状态。死锁检测的优点是不需要限制资源分配，但检测过程会消耗系统资源，且检测到死锁后需要进一步处理。 - 死锁解除（Deadlock Recovery）：
死锁解除是在检测到死锁后，采取措施恢复系统的正常运行。常用的方法包括终止进程和资源抢占。\ 终止进程是指选择一个或多个死锁进程终止，释放其持有的资源；\ 资源抢占是指强制回收一个或多个死锁进程持有的资源，分配给其他进程。
选择终止或抢占的进程时，通常会考虑进程的优先级、运行时间、资源占用情况等因素，以最小化对系统的影响。
- 死锁预防（Deadlock Prevention）：
