死锁的发生和预防死锁是多线程编程中因资源竞争导致进程相互等待而无法继续执行的现象。产生死锁需同时满足互斥、占有并等待、非

死锁的概念

在多线程环境下，为了避免资源的竞争，通常我们会给资源加上互斥锁，谁拿到这个锁谁就有资格享有这个资源。

当一个 A 进程申请资源时，如果这个时候没有可用的资源，那么这个进程会进入等待状态。如果所申请的资源被其他进程 B 占有，并且该进程也在等待进程 A 的资源，那么在这种各自都在等待对方释放锁，你等我，我等你的情况，就可能永远都无法释放锁。这种情况称为死锁（deadlock）。

要发生死锁，那就需要同时满足四个条件：

互斥（mutual exclusion） ：同一个资源不可被多个进程所共享。
占有并等待（hold and wait） ：如果进程 A 发现想要的资源已经被进程 B 占有了，那么此时进程 A 应该等待进程 B 的资源释放，与此同时进程 A 所拥有的资源不应该释放，而是持续占有。
非抢占（no preemption）：已经被进程占有的资源，不可被其他进程强行抢占，只能等待该资源被所持有的进程主动释放。
循环等待（circular wait）：有一组等待进程 $\{T_0, T_1, ···, T_n\}$ ， $T_0$ 等待的资源为 $T_1$ 所占有， $T_1$ 等待的资源为 $T_2$ 所占有， $T_n$ 等待的资源为 $T_0$ 所占有。

死锁需要成立需要同时满足四个条件。那么只需要确保至少有一个条件不成立就不会发生死锁。

互斥条件必须成立！

在多线程环境下，必须保证同一份共享资源只能同时给一个线程访问。

因为如果共享资源不要求互斥访问，那么就不会产生死锁，但同时也就没法保证数据的安全性。

打破这种条件的方案：

缺点：

打破这种条件的方案：

具体的说，如果一个线程申请了一些资源，那么首先会检查资源是否可用：

为什么只有等待队列中的线程可以被抢占？ 因为在等待队列中的线程还没有执行，所以被抢占了也不影响。

特别注意，这种破坏只适用于 CPU 寄出去、数据库事务这种状态可以轻松保存会恢复的资源。

不适用于互斥锁和信号量之类的资源，因为这些资源恰恰是最经常发生死锁的资源。

打破这种条件的方案：

由于资源只能按照编号递增申请，等待关系不可能形成环，因此循环等待不会发生。

例如：

P1 -> R1
P2 -> R3
P2 -> R4
P1 -> R2

每个进程已有的资源 $R_i$ ，在申请新的资源 $R_j$ 时，必须满足 $F(R_j) > F(R_i)$ 。

好处：

缺点：

各类资源的顺序与系统规定的顺序有绝对影响
当程序使用资源的顺序与系统规定的不同的，就会造成资源浪费。

例如，进程 A 要先使用打印机，然后才使用磁盘。（而系统规定顺序： $F(打印机) > F(磁盘)$ ）那么进程 A 就必须先获取磁盘，而不能先获取打印机。此时，由于进程 A 提取占用了未来才使用到的资源，导致其他需要这个磁盘资源的进程无法继续任务，只能等待磁盘资源的释放。这就造成了资源浪费。
编程复杂，程序员必须要清楚系统所有资源的顺序，才可以编写高效的程序。
新设备编号引入可能会打乱原有资源的顺序。

《死锁的预防》主要是通过“限制资源的申请方式”来预防死锁。这种限制确保了至少有一个死锁必要条件不会发生。而通过这种方式来预防死锁也有缺点：

另外一种避免死锁的方式，这种方法需要先知道一些信息，基于这些信息来预测以及避免死锁。

针对每次申请要求，系统在做决定时考虑如下资源情况：

安全状态是死锁避免中很重要的一个概念。

安全状态（Safe State）：至少存在一个进程序列，按照这个序列申请资源，使得每个进程都能获得所需资源，完成执行、释放资源，从而允许其他进程最终完成而不进入死锁。
不安全状态（Unsafe State）：尽管系统仍然可以向某些进程分配资源，但无法保证所有进程都能完成而不可能引发死锁。