防止死锁的四种办法

死锁的防止方法:如果有死锁形成,则4个必要条件一定同时成立,于是,只要采用的资源分配策略能使其中之一不成立,则就能防止死锁的
发生。
(1)互斥条件
要使互斥使用资源的条件不成立,唯一的资源分配策略是允许进程共享资源。
如“只读文件”是一种很好的共享资源。
要破坏“互斥使用资源”的条件经常是行不通的。如:打印机不能被多个进程共享。对可共享的磁盘来说,任何时刻也只允许一个进程启
动它。
(2)占有并等待条件
要是占有并等待资源的条件不成立,经常使用两种资源分配策略:静态分配资源和释放已占资源。
静态分配资源策略(也称为预分配资源)——要求每个进程在开始执行前就申请它所需要的全部资源,仅当系统能满足进程的资源申请要
求且把资源分配给进程后,该进程才能开始执行。
特点:静态分配资源的策略实现简单,但降低了资源的利用率。
释放已占资源策略——这种分配策略是仅当进程没有占有资源时才允许它去申请资源。如果进程已占用了某些资源而又要再申请资源,则
它应先归还所占的资源后再申请新资源。
特点:仍会使进程处于等待资源状态,但不会出现占有了部分资源再等待其它资源的现象。
(3)可抢夺条件
抢占式资源分配策略:要使不可抢占其它进程占有的资源不成立,可以约定如下:如果一个进程已经占有了某些资源又要申请新资源,而
新资源不能满足必须等待时,系统可以抢夺该进程已有的资源。具体做法如下:
一个进程申请的资源尚未被占用,则系统可把资源分配给该进程。
若进程A申请的资源R已被进程B占用,则查看进程B的状态。如果进程B处于等待另一个资源的状态,那么就抢夺进程B已占的资源R并把R
分配给进程A;如果进程B不是处于等待资源状态,则让进程A处于等待资源R的状态。
一个等待资源的进程只有再得到自己申请的新资源和所有被抢夺的老资源后才能继续执行。
这种可抢夺的资源分配策略不是对所有资源都适用的,它只适合于主存和处理器。
例如:对打印机、磁带机等就不能采用抢夺的方式,否则会造成混乱。
(4)循环等待条件
按序分配资源——要使循环等待条件不成立可采用按序分配的资源分配策略。具体做法是把系统中所有资源排序,对每个资源确定一个编
号,规定任何一个进程申请两个以上的资源时,总是先申请编号最小的资源,再申请编号大的资源。

### 死锁的概念 死锁是指两个或多个进程在执行过程中,由于竞争资源或者相互通信而造成的一种阻塞现象,此时所有涉及的进程都无法向前推进[^3]。具体来说,当一组进程中的每一个都在等待仅由该组进程中的其他成员所占用的资源被释放时,则认为发生了死锁。 ### 操作系统层面的解决方案 操作系统提供了多种方式来应对可能出现的死锁情况: #### 1. 死锁预防 这种方法试图破坏形成死锁的一个必要条件——持有并等待、循环等待链路、互斥使用资源和非剥夺性分配。例如,可以规定任何请求新资源之前必须先放弃当前持有的全部资源,以此打破“持有并等待”的条件[^1]。 #### 2. 死锁避免 此策略是在每次分配资源前检查系统的状态是否会进入不安全区,即是否存在潜在的死锁定局面。银行家算法就是一个典型的例子,它能够预测未来的资源需求,并决定是否应该满足某个特定的任务请求以防止未来可能产生的死锁状况。 #### 3. 死锁检测与恢复 不同于上述两种主动防御的方式,这种方式允许暂时性的死锁存在,之后再通过周期性扫描发现死锁的存在并通过某种手段(如撤销部分作业)使受影响的过程恢复正常运行。对于那些未采取预防或避免措施的操作环境而言,这是唯一可行的选择[^2]。 ### 并发编程中的实践建议 为了减少并发程序中出现死锁的风险,在设计阶段就应该考虑以下几个方面: - **最小化共享资源的数量**:尽可能降低不同线程间共用的数据量。 - **合理规划获取/释放顺序**:确保所有的线程按照相同的顺序访问公共资源,这样就可以有效规避循环等待的发生。 - **设置超时机制**:给定时间内未能成功获得所需资源则自动回滚操作,从而避免无限期地处于等待状态。 ```java try { if (!lock.tryLock(5, TimeUnit.SECONDS)) { // 尝试加锁最多五秒 throw new RuntimeException("Could not acquire lock"); } } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } finally { if (lock.isHeldByCurrentThread()) { lock.unlock(); // 成功拿到锁后记得解锁 } } ```
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