死锁四个必要条件及死锁的预防、检测、避免、解除

死锁：

我们先来思考一个问题：我们加锁以后，再次进行加锁，这样会发生什么？

当我们第二次申请锁的时候，这个时候锁已经被占用了，该线程就会被挂起，但是刚好这个线程就是拥有锁的线程了，那么这个线程就永远挂起等待了，这个我们就叫死锁。

1.死锁发生的情形：

（1）一个线程两次申请锁。

（2）两个线程互相申请对方的锁，但是对方都不释放锁。

2.死锁产生的必要条件：

（1） 互斥：一次只有一个进程可以使用一个资源。其他进程不能访问已分配给其他进程的资源。

（2）占有且等待：当一个进程在等待分配得到其他资源时，其继续占有已分配得到的资源。

（3）非抢占：不能强行抢占进程中已占有的资源。

（4）循环等待：存在一个封闭的进程链，使得每个资源至少占有此链中下一个进程所需要的一个资源。

3.处理死锁的四种方法：

（1）死锁预防：通过确保死锁的一个必要条件不会满足，保证不会发生死锁

（2）死锁检测：允许死锁的发生，但是可以通过系统设置的检测结构及时的检测出死锁的发生，采取一些措施，将死锁清除掉

（3）死锁避免：在资源分配过程中，使用某种方法避免系统进入不安全的状态，从而避免发生死锁

（4）死锁解除：与死锁检测相配套的一种措施。当检测到系统中已发生死锁，需将进程从死锁状态中解脱出来。

常用方法：撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已处于阻塞状态的进程。

4.处理死锁的具体细节：

一、死锁预防：破坏死锁的四个条件中的一个或几个

(1)互斥：它是设备的固有属性所决定的，不仅不能改变，还应该加以保证。

(2)占有且等待：为预防占有且等待条件，可以要求进程一次性的请求所有需要的资源，并且阻塞这个进程直到所有请求都同时满足。这个方法比较低效。

(3)不可抢占：预防这个条件的方法：
*如果占有某些资源的一个进程进行进一步资源请求时被拒绝，则该进程必须释放它最初占有的资源。
*如果一个进程请求当前被另一个进程占有的一个资源，则操作系统可以抢占另外一个进程，要求它释放资源。

(4)循环等待：通过定义资源类型的线性顺序来预防。
*如果一个进程已经分配了R类资源，那么接下来请求的资源只能是那些排在R类型之后的资源类型。该方法比较低效。

二、死锁避免：

两种死锁避免算法：

*进程启动拒绝：如果一个进程的请求会导致死锁，则不启动该进程。

*资源分配拒绝：如果一个进程增加的资源请求会导致死锁，则不允许此分配(银行家算法)。 

银行家算法：

1.如果request<=need，转向步骤2；否则认为出错，因为请求资源大于需要资源。

2.如果request<=available，转向步骤3,；否则尚无足够资源，进程p阻塞；

3.系统尝试为把资源分配给进程P，并修改available、allocation和need的数值。

4.系统执行安全性算法，检查此次分配后系统是否处于安全状态，若安全，才正式将资源分配给进程P，否则将本次试探性分配作废，让进程P等待。
*安全状态：系统能按照某种进程顺序，为每个进程分配资源，直至满足每个进程对资源的最大需求，使每个进程都可顺利完成。

三、死锁检测

一个简单的死锁检测算法：

每个进程、每个资源制定唯一编号      设定一张资源分配表，记录各进程与占用资源之间的关系      设置一张进程等待表，记录各进程与要申请资源之间的关系

　资源分配表

资源	进程
r1	p2
r2	p5
r3	p4
r4	p1
..	..

　进程等待表

资源	进程
p1	r1
p2	r3
p4	r4
..	..

分析： 

p1-r1-p2-r3-p4-r4-p1 出现环路引起死锁

（四）、死锁的解除：

*两种常用的死锁解除方法：

1) 资源剥夺法。挂起某些死锁进程，并抢占它的资源，将这些资源分配给其他的死锁进程。但应防止被挂起的进程长时间得不到资源，而处于资源匮乏的状态。

2) 撤销进程法。强制撤销部分、甚至全部死锁进程并剥夺这些进程的资源。撤销的原则可以按进程优先级和撤销进程代价的高低进行。