互斥锁、死锁以及如何预防、避免、检测、解除死锁

一、互斥锁：

1、互斥锁基本原理：
互斥锁是一个二元变量，其状态为开锁(允许0)和上锁(禁止1)，将某个共享资源与某个特定互斥锁在逻辑上绑定(要申请该资源必须先获取锁)。
(1)访问公共资源前，必须申请该互斥锁，若处于开锁状态，则申请到锁对象，并立即占有该锁，以防止其他线程访问该资源；如果该互斥锁处于锁定状态，则阻塞当前线程。
(2)只有锁定该互斥锁的进程才能释放该互斥锁，其他线程试图释放无效。
2、初始化互斥锁：
使用之前，需要定义互斥锁，使用函数：pthread_mutex_t lock;进行定义。
初始化锁：
extern int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t _mutex,_const pthread_mutex_mutexattr_t _mutexattr)
第一个参数mutex指要初始化的互斥锁的指针。
第二个参数mutexattr是指向对象的指针，如果该属性为空，则使用默认的属性。
全用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化静态分配的互斥锁(全局锁)；
3、申请互斥锁
如果一个线程要占用共享资源，必须先申请对应互斥锁，使用函数：
extern int pthread_mutex_lock(pthread_mutex* _mutex)以阻塞方式申请互斥锁；
extern int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex* _mutex)以非阻塞方式申请互斥锁；
若申请成功，返回0，否则，返回一个错误编号。
<注：参数都是要申请互斥锁的指针>
4、释放互斥锁
释放互斥锁用函数：
extern int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* _mutex)
参数mutex是指向要解锁的互斥锁的指针
释放只能由占有该互斥锁的线程完成，如果释放成功，返回0，失败返回错误编号。
unlock中的释放锁操作同样只用一条指令实现，以保证它的原

二、死锁：
1、什么是死锁：

 一般情况下，如果同一个线程先后两次调用lock，在第二次调用时，由于锁已经被占用，该线程会挂起等待别的线程释放锁，然而锁正是被自己占用着的，该线程又被挂起而没有机会释放锁，因此就永远处于挂起等待状态了，这叫做死锁（Deadlock）。
 另一种：若线程A获得了锁1，线程B获得了锁2，这时线程A调用lock试图获得锁2，结果是需要挂起等待线程B释放锁2，而这时线程B也调用lock试图获得锁1，结果是需要挂起等待线程A释放锁1，于是线程A和B都永远处于挂起状态了。

2、死锁产生的四个必要条件：
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。（3） 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。（4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
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。

三、如何预防、避免、解除死锁：

预防死锁：
资源一次性分配：（破坏请求和保持条件）

可剥夺资源：即当某进程新的资源未满足时，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）

避免死锁:
预防死锁的几种策略，会严重地损害系统性能。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。

检测死锁
首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码；

然后建立资源分配表和进程等待表，例如：

解除死锁:
当发现有进程死锁后，便应立即把它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。
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