2.4_1 死锁的概念

（一）什么是死锁

  在并发环境下，各进程因竞争资源而造成的一种互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，都无法向前推进的现象，就是“死锁”。发生死锁后若无外力干涉，这些进程都将无法向前推进。

（二）死锁、饥饿、死循环的区别

死锁

  各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，无法向前推进的现象。

饥饿

  由于长期得不到想要的资源，某进程无法向前推进的现象。

  比如：在短进程优先（SPF）算法中，若有源源不断的短进程到来，则长进程将一直得不到处理机，从而发生长进程“饥饿”。

死循环

  某进程执行过程中一直跳不出某个循环的现象。有时是因为程序bug导致的，有时是程序员故意设计的。

  对于操作系统这门课而言，我们会讨论：如何解决死锁问题？如何解决饥饿问题？

  但我们不会说，如何解决死循环问题？——死循环不是操作系统这门课要考虑的。

（三）死锁产生的必要条件

  产生死锁必须同时满足以下四个条件，只要其中任一条件不成立，死锁就不会发生。

1.互斥条件

  只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁（如哲学家的筷子、打印机设备）。

  而像内存、扬声器这样可以同时让多个进程使用的资源是不会导致死锁的（因为进程不用阻塞等待这种资源）。

2.不可剥夺条件

  进程所获得的资源在未使用完之前，不能由其他进程强行夺走，只能主动释放。

3.请求和保持条件

  进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但又对自己已有的资源保持不放。

4.循环等待条件

  存在一种进程资源的循环等待链，链中的每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

注意：

  发生死锁时一定有循环等待，但是发生循环等待时未必死锁。（循环等待是死锁的必要不充分条件）

  说明：这是因为，“循环等待”可以是此时场景的一部分，而非全部。

  例如，还是哲学家进餐问题，A、B、C每个人分别只有一支筷子，且A等待B、B等待C、C等待A，这是一个循环等待。但此时，如果还有一个D手上拿着两支筷子正在吃饭，那么等待D吃完饭，将筷子释放出来，即可打破A、B、C的循环等待。那么，此时的情况也并非死锁，但的确包含了循环等待。

  如果同类资源数大于1，则即使有循环等待，也未必发生死锁。但如果系统中每类资源都只有一个，那循环等待就是死锁的充分必要条件了。

（四）什么时候会发生死锁

1.对系统资源的竞争

  各进程对不可剥夺的资源（如打印机）的竞争可能引起死锁，对可剥夺的资源（如CPU）的竞争是不会引起死锁的。

2.进程推进顺序非法

  请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致死锁。

  例如，并发执行的进程P1、P2分别申请并占有了资源R1、R2，之后进程P1又紧接着申请资源R2，而进程R2又申请了资源R1，两者会因为申请的资源被对方占有而阻塞，从而发生死锁。但是，如果我们调整资源的请求释放顺序，就可以避免死锁，比如让进程P1先上处理机运行，一气呵成地使用完资源R1、R2；之后再换进程P2运行，一气呵成地使用完资源R1、R2，就不会发生死锁问题。

3.信号量的使用不当

  如生产者-消费者问题中，如果实现互斥的P操作在实现同步的P操作之前，就有可能导致死锁。（也可以把互斥信号量、同步信号量看做是一种抽象的系统资源，从而理解为“进程推进顺序非法”，即请求、释放资源的顺序不当）

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  总之，对不可剥夺的资源的不合理分配，可能导致死锁。

（五）死锁的处理策略

1.预防死锁

  破坏死锁产生的四个必要条件中的一个或几个。

2.避免死锁

  用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁（银行家算法）。

3.死锁的检测和解除

  允许死锁的发生，不过操作系统会负责检测出死锁的发生，然后采取某种措施解除死锁。

总结