四、产生死锁的原因和必要条件
死锁（Deadlock）：指进程之间无休止地互相等待
饥饿（Starvation）：指一个进程无休止地等待
产生死锁的原因：
1.竞争资源。
系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等的数目不满足需要时，会引起资源竞争而产生死锁。
可把系统中的资源分为两类：
可剥夺和非剥夺性资源
可剥夺性资源：分配给进程后可以被高优先级的进程剥夺。如CPU和主存。
不可剥夺性资源：分配给进程后只能在进程用完后释放。如磁带机、打印机等。
永久性资源和临时性资源
永久性：打印机。可顺序重复使用
临时性：进程产生被其他进程短暂使用的资源，如数据资源：“生产者/消费者”算法中的信号量。。它可能引起死锁。
2.进程间推进顺序非法。
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，同样会导致死锁。
进程在运行中具有异步性特征，多个进程按向前推进的顺序有两种情况：
推进顺序合法
推进顺序非法
产生死锁的必要条件（4）
①互斥条件：进程对所分配到的资源进行排他性使用
②请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，又提出新的资源请求，而新请求资源被其他进程占有只能造成自身进程阻塞，但对自己已获得的其他资源保持不放，必然影响其他进程。
③不剥夺条件：进程已获得的资源未使用完之前不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
④环路等待条件
处理死锁的基本方法：
事先预防：
①预防死锁
设置限制条件，破坏四个必要条件的一个或几个，预防发生死锁。
较易实现。限制条件的严格也会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低。
②避免死锁
不须事先限制，破坏四个必要条件，而是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。
这种事先加以较弱限制的方法，实现上有一定难度，但可获较高的资源利用率及系统吞吐量，目前在较完善的系统中，常用此方法来避免发生死锁。
事后处理：
③检测死锁。
允许系统运行过程中发生死锁，但通过系统检测机构可及时的检测出，能精确确定与死锁有关的进程和资源；然后采取适当的措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。
④解除死锁。
与死锁检测配套的一种措施。
常用的实施方法：撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源并将他们分配给已阻塞进程，使之转为就绪以继续运行。
死锁的检测与解除措施，有可能使系统获得较好的资源利用率和吞吐量（死锁几率不一定很高），但在实现上难度也最大。
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五、预防死锁的办法
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1.预防死锁
①摒弃“请求和保持”条件：
所有进程开始运行前，必须一次性的申请其在整个运行过程所需的全部资源（AND）。算法简单、易于实现且很安全。但缺点是资源浪费严重、或进程延迟运行。
②摒弃“不剥夺”条件：
允许进程先运行，但当提出的新要求不被满足时必须释放它已保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。实现比较复杂且付出很大代价。可能会造成前功尽弃，反复申请和释放等情况。
③摒弃“环路等待”条件
有序设置资源：将所有资源按类型进行线性排队，赋予不同序号。所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出，这样在所形成的资源分配图中，不可能会出现环路。
与前两种策略比较，资源利用率和系统吞吐量都有较明显的改善。但也存在严重问题：
资源编号限制新设备的增加
应用中的使用设备顺序与规定的顺序并不协调；
限制了用户编程自由。
2.避免死锁
上述方法限制条件都太强；造成一定的应用不便。
采用避免死锁的方法则是只施加较弱限制条件，从而获得令人满意的系统性能。
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六、死锁的检测与解除
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当系统为进程分配资源时，若未采取任何限制性措施，则系统必须提供检测和解除死锁的手段，为此系统必须：
①保存有关资源的请求和分配信息；
②提供一种算法，以利用这些信息来检测系统是否已进入死锁状态。
1.资源分配图
系统死锁可利用资源分配图来描述。
圆圈表示进程
方框表示一类资源，其中的一个点代表一个该类资源
请求边由进程指向方框中的资源
分配边则由方框中的一个点即资源。
2.死锁的检测
检测时机：
当进程等待时检测死锁
定时检测
系统资源利用率下降时检测死锁
3.死锁定理
利用资源分配图简化法来检测死锁。
简化方法如下：
1.在资源分配图中找出一个既不阻塞又非独立的进程结点Pi，在顺利的情况下运行完毕，释放其占有的全部资源。
2.由于释放了资源，这样能使其它被阻塞的进程获得资源继续运行。消去了Pi的边。
3.经过一系列简化后，若能消去图中所有边，使结点都孤立，称该图是可完全简化的。
S状态为死锁状态的充分条件是当且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的。<死锁定理>
4.死锁的解除
当发现进程死锁时，便应立即把它们从死锁状态中解脱出来。常采用的方法是：
①剥夺资源。从其他进程剥夺足够数量的资源给死锁进程以解除死锁状态。
②撤销进程。最简单的是让全部进程都死掉；温和一点的是按照某种顺序逐个撤销进程，直至有足够的资源可用，使死锁状态消除为止。
