背景介紹

??最近一直在做操作系統(tǒng)的測試題，在做題的過程中發(fā)現(xiàn)有很多地方涉及到了關于死鎖的知識點。今天就回歸課本來自己琢磨一下死鎖。下面就把我琢磨的成果分享給大家。

死鎖的前提

1. 并發(fā)編程：死鎖是在并發(fā)環(huán)境下發(fā)生的，因此了解并發(fā)編程的基本概念和機制是理解死鎖的前提。包括多線程、多進程、資源競爭等概念。
2. 資源競爭：死鎖是由于資源競爭而產(chǎn)生的，因此了解資源的概念和不同類型的資源是理解死鎖的前提。包括共享資源和獨占資源等。
   

死鎖的概念

??死鎖是指在并發(fā)環(huán)境中，兩個或多個進程或線程因為競爭有限的資源而無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。這種狀態(tài)下，每個進程或線程都在等待其他進程或線程所持有的資源，形成了一個相互等待的循環(huán)。

死鎖的分類

??死鎖可以分為資源死鎖和進程死鎖。資源死鎖是指多個進程或線程競爭有限的資源而導致的死鎖，而進程死鎖是指多個進程之間因為相互等待對方釋放資源而導致的死鎖。

死鎖的產(chǎn)生

原因

競爭共享資源的同時分配資源的順序不當

條件

• 「 互斥條件 」：指一個進程在訪問資源的過程中，其他進程不能訪問該資源。如果一個資源正在被訪問時，有其他進程也提出對該資源的訪問請求，必須把請求該資源的 進程阻塞起來，直到資源被進程釋放 。
• 「 請求和保持條件」：進程已經(jīng)保持了至少一個資源，又提出了新的資源要求，而新的請求已經(jīng)被其他進程占有，此時進程阻塞，但有對已經(jīng)獲得的資源保持不放，使得其他進程無法使用被保持的資源。
• 「不剝奪條件 」：進程已經(jīng)獲得的資源不能被剝奪，只能由進程自己釋放。
• 「 環(huán)路等待條件 」：在發(fā)生死鎖時，必然存在一個進程申請資源的環(huán)形鏈。

1. 每個資源類用一個方框表示，方框中的原點表示此資源類中的各個資源；
2. 每個進程用一個圓圈來表示，用有向邊表示進程申請資源和資源分配情況。
3. 約定方框→圓圈表示資源分配，圓圈→方框表示申請資源。
4. 這種情況下，圖3-6 發(fā)生了死鎖，而圖3-7沒有發(fā)生死鎖。

死鎖的解決

預防

??死鎖預防是通過破壞死鎖產(chǎn)生的四個條件來避免死鎖的發(fā)生。常見的預防措施包括資源分配策略、資源的有序分配、避免占有并等待、資源剝奪和循環(huán)等待的預防。

避免

??死鎖避免是在資源分配過程中，通過動態(tài)地檢測和避免可能導致死鎖的資源分配序列，來避免死鎖的發(fā)生。常見的避免方法包括安全序列算法、銀行家算法和資源分配圖算法。死鎖的避免是把系統(tǒng)的資源分配狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要資源分配使系統(tǒng)資源分配狀態(tài)處于安全狀態(tài)，死鎖就不會發(fā)生死鎖。

??1.安全狀態(tài)：系統(tǒng)按照順序為每個進程分配資源，確保每個進程的資源分配和執(zhí)行順利完成，不會發(fā)生死鎖時，稱系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。

??2.不安全狀態(tài)：系統(tǒng)不存在安全狀態(tài)這樣的安全序列，則是不安全狀態(tài)，不安全狀態(tài)不一定是死鎖狀態(tài)。但是可能會發(fā)生死鎖狀態(tài)。

檢測與恢復

??死鎖檢測是通過周期性地檢測系統(tǒng)資源分配情況，來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生死鎖。一旦檢測到死鎖，可以采取恢復措施，如剝奪資源、回滾進程或線程等。

死鎖的實現(xiàn)

import threading

# 創(chuàng)建兩個資源
resource1 = threading.Lock()
resource2 = threading.Lock()

# 線程1的執(zhí)行函數(shù)
def thread1_func():
    print("Thread 1: Acquiring resource 1")
    resource1.acquire()
    print("Thread 1: Acquired resource 1")
    
    print("Thread 1: Acquiring resource 2")
    resource2.acquire()
    print("Thread 1: Acquired resource 2")
    
    # 執(zhí)行一些操作...
    
    resource2.release()
    print("Thread 1: Released resource 2")
    
    resource1.release()
    print("Thread 1: Released resource 1")

# 線程2的執(zhí)行函數(shù)
def thread2_func():
    print("Thread 2: Acquiring resource 2")
    resource2.acquire()
    print("Thread 2: Acquired resource 2")
    
    print("Thread 2: Acquiring resource 1")
    resource1.acquire()
    print("Thread 2: Acquired resource 1")
    
    # 執(zhí)行一些操作...
    
    resource1.release()
    print("Thread 2: Released resource 1")
    
    resource2.release()
    print("Thread 2: Released resource 2")

# 創(chuàng)建兩個線程
thread1 = threading.Thread(target=thread1_func)
thread2 = threading.Thread(target=thread2_func)

# 啟動線程
thread1.start()
thread2.start()

# 等待線程執(zhí)行完畢
thread1.join()
thread2.join()

??在上述代碼中，我們創(chuàng)建了兩個資源 resource1 和 resource2，并在兩個線程中分別獲取這兩個資源。然而，線程1首先獲取了 resource1，然后嘗試獲取 resource2，而線程2則相反，首先獲取了 resource2，然后嘗試獲取 resource1。由于資源的互斥條件，線程1無法繼續(xù)執(zhí)行直到釋放 resource2，而線程2也無法繼續(xù)執(zhí)行直到釋放 resource1，從而形成了一個死鎖的情況。

總結(jié)提升

??操作系統(tǒng)死鎖是指在并發(fā)環(huán)境下，由于資源競爭而導致的進程或線程無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。死鎖的產(chǎn)生需要滿足一定的條件，可以通過預防、避免、檢測和解決等策略來處理死鎖問題。了解和掌握死鎖相關知識對于設計和優(yōu)化并發(fā)系統(tǒng)非常重要。
??需要注意的是，死鎖并不是必然發(fā)生的，它取決于資源的獲取順序和調(diào)度器的調(diào)度策略。在上述代碼中，如果線程1先獲取 resource2，線程2先獲取 resource1，則不會發(fā)生死鎖。因此，死鎖是一個非確定性的問題，需要通過合理的資源分配和調(diào)度策略來避免。

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-500150.html

到了這里，關于操作系統(tǒng)之死鎖詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！