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死锁的概念和产生条件

1、什么是死锁2、进程死锁、饥饿、死循环的区别3、死锁产生的必要条件4、什么时候回发生死锁5、死锁的处理策略
什么是死锁
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举例:哲学家进餐问题中,如果5位哲学家进程并发执行,都拿起了左边的筷子,这样导致每位哲学家都在等自己右边的人放下筷子,这些哲学家进程都因等待筷子资源而被阻塞,即而发生“死锁”。

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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。

死锁、饥饿、死循环的区别
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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。有时是因为程序逻辑bug导致的,有时是程序员故意设计的。

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共同点:都是进程无法顺利向前推进的现象(故意设计的死循环除外)。

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区别:死锁:死锁一定是“循环等待对方手里的资源”导致的,因此如果有死锁现象,那至少有两个或两个以上的进程同时发生死锁。另外,发生死锁的进程一定处于阻塞态。饥饿:可能只有一个进程发生饥饿。发生饥饿的进程既可能是阻塞态(如长期得不到需要的I/O设备),也可能是就绪态(长期得不到处理机)。死循环:可能只有一个进程发生死循环。死循环的进程可以上处理机运行(可以是运行态),只不过无法像期待的那样顺利推进。

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死锁和饥饿问题是由于操作系统分配资源的策略不合理导致的,而死循环是由代码逻辑的错误导致的。

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死锁和饥饿是管理者(操作系统)的问题,死循环是被管理者的问题。

死锁产生的必要条件
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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。

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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。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)。

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不剥夺条件: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。

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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。

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

什么时候会发生死锁
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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(CPU)的竞争是不会引起死锁的。

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进程推进顺序非法。请求和释放资源的顺序不当也会导致死锁。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P2又申请资源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。

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信号量的使用不当也会导致死锁。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。

死锁的处理策略
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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。

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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。

注意事项
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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(循环等待时死锁的必要不充分条件)

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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。

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