关于死锁

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什么是死锁死锁产生的原因：产生死锁的四个必要条件：处理死锁的方法预防死锁避免死锁检测死锁解除死锁

基本网上收集以及《UNIX环境高级编程》上的内容。

什么是死锁

死锁是指两个或两个以上的进程（线程）在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局（Deadly-Embrace) ) ，若无外力作用，这些进程（线程）都将无法向前推进。

ps:《UNIX环境高级编程》p322:

线程试图对同一个互斥量加锁两次，它自身就会陷入死锁状态。

死锁产生的原因：

竞争不可抢占资源引起死锁，例如：系统中只有一台打印机，可供进程P1使用，假定P1已占用了打印机，若P2继续要求打印机打印将阻塞。竞争可消耗资源（临时资源）引起死锁，临时资源包括硬件中断、信号、消息、缓冲区内的消息等，通常消息通信顺序进行不当，则会产生死锁。进程推进顺序不当引起死锁：例如，进程A等待进程B发的消息，进程B又在等待进程A 发的消息

产生死锁的四个必要条件：

互斥条件： 进程要求对所分配的资源（如打印机）进行排他性控制，即在一段时间内某资源仅为一个进程所占有。此时若有其他进程请求该资源，则请求进程只能等待。不可剥夺条件: 进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。请求与保持条件： 进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。循环等待条件: 若干进程间形成首尾相接循环等待资源的关系，发生死锁时，必然存在一个进程–资源的环形链。

以上这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

处理死锁的方法

参考：死锁面试题（什么是死锁，产生死锁的原因及必要条件）_hd12370的博客-博客

预防死锁

通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止死锁的发生。

资源一次性分配：一次性分配所有资源，这样就不会再有请求了：（破坏请求条件）只要有一个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源：（破坏请求保持条件）可剥夺资源：即当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源（破坏不可剥夺条件）资源有序分配法：系统给每类资源赋予一个编号，每一个进程按编号递增的顺序请求资源，释放则相反（破坏环路等待条件）

1、以确定的顺序获得锁 如果必须获取多个锁，那么在设计的时候需要充分考虑不同线程之前获得锁的顺序。如果两个线程获得锁的时序图如下： 就会产生死锁，两个线程会陷入僵持状态。 如果此时把获得锁的时序改成： 那么死锁就不会发生。

针对两个特定的锁，可以尝试按照锁对象的hashCode值大小的顺序，分别获得两个锁，这样锁总是会以特定的顺序获得锁，那么死锁也不会发生。问题变得更加复杂一些，如果此时有多个线程，都在竞争不同的锁，简单按照锁对象的hashCode进行排序（单纯按照hashCode顺序排序会出现“环路等待”），可能就无法满足要求了，这个时候开发者可以使用银行家算法，所有的锁都按照特定的顺序获取，同样可以防止死锁的发生，该算法在这里就不再赘述了，有兴趣的可以自行了解一下。

2、超时放弃 当使用synchronized关键词提供的内置锁时，只要线程没有获得锁，那么就会永远等待下去，然而Lock接口提供了boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException方法，该方法可以按照固定时长等待锁，因此线程可以在获取锁超时以后，主动释放之前已经获得的所有的锁。通过这种方式，也可以很有效地避免死锁。 还是按照之前的例子，时序图如下：

避免死锁

预防死锁是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一，严格的防止死锁的出现。预防死锁的几种策略，会严重地损害系统性能（策略过于严格，因为即使满足四个必要条件，也不意味着死锁一定会发生）。

因此在避免死锁时，要施加较弱的限制，从而获得较满意的系统性能。由于在避免死锁的策略中，允许进程动态地申请资源。因而，系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进入不安全的状态，则将资源分配给进程；否则，进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。

银行家算法：首先需要定义状态和安全状态的概念。系统的状态是当前给进程分配的资源情况。因此，状态包含两个向量Resource（系统中每种资源的总量）和Available（未分配给进程的每种资源的总量）及两个矩阵Claim（表示进程对资源的需求）和Allocation（表示当前分配给进程的资源）。安全状态是指至少有一个资源分配序列不会导致死锁。当进程请求一组资源时，假设同意该请求，从而改变了系统的状态，然后确定其结果是否还处于安全状态。如果是，同意这个请求；如果不是，阻塞该进程直到同意该请求后系统状态仍然是安全的。

检测死锁

允许系统在运行过程中发生死锁，但可设置检测机制及时检测死锁的发生，并采取适当措施加以清除（解除死锁）。

1、首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码； 2、然后建立资源分配表和进程等待表。

解除死锁

当检测出死锁后，便采取适当措施将进程从死锁状态中解脱出来。常采用的方法有：

剥夺资源：从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程，以解除死锁状态；撤消进程：可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程，直至有足够的资源可用，死锁状态消除为止；所谓代价是指优先级、运行代价、进程的重要性和价值等。