互斥锁、死锁及死锁产生条件及其其解决方法

目录

互斥锁

死锁

死锁产生的4个必要条件条件

破坏死锁条件

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• 互斥锁

  操作系统创建一个线程最大的问题就是临界资源和临界区的互斥访问，例如公共换衣就是临界资源，我们在进入到换衣间（临界区）后，就首先上锁； 然后用完离开换衣间（临界区）之后，把锁释放供别人使用。如果有人想去换衣间时发现门锁上了，他也有两种策略：
   1、在换衣间门口那里等（阻塞）； 
   2、暂时先离开等会再过来看（非阻塞）；

• 死锁

死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

如果多个线程要调用多个对象，则在上锁的时候可能会出现“死锁”。举个例子： A、B两个线程会同时使用到两个共享变量 m和n，同时每个变量都有自己相应的锁M和N。 这时A线程首先拿到M锁访问m，接下来他需要拿N锁来访问变量n;  而如果此 时B线程拿着N锁等待着M锁的话，就造成了线程“死锁”。

• 死锁示例图

由于T1在使用R1且他需要再申请到R2之后才能继续运行，而T2在占用R2且需要申请到R1之后才能继续运行，这样就使得T1和T2发死锁，彼此都占用各自所需的资源，而又得不到需要执行的其他资源，即产生死锁。

 

• 死锁产生的4个必要条件条件

1. 互斥：某种资源一次只允许一个进程访问，即该资源一旦分配给某个进程，其他进程就不能再访问，直到该进程访问结 束。   

2. 占有且等待：一个进程本身占有资源（一种或多种），同时还有资源未得到满足，正在等待其他进程释放该资源。                

3. 不可抢占：别人已经占有了某项资源，你不能因为自己也需要该资源，就去把别人的资源抢过来。  

4. 循环等待：存在一个进程链，使得每个进程都占有下一个进程所需的至少一种资源。      

      当以上四个条件均满足，必然会造成死锁，发生死锁的进程无法进行下去，它们所持有的资源也无法释放。这样会导致CPU 的吞吐量下降。所以死锁情况是会浪费系统资源和影响计算机的使用性能的。那么，解决死锁问题就是相当有必要的了。
 

• 破坏死锁条件

产生死锁需要四个条件，那么，只要这四个条件中至少有一个条件得不到满足，就不可能发生死锁了。由于互斥条件是非共享 资源所必须的，不仅不能改变，还应加以保证，所以，主要是破坏产生死锁的其他三个条件。

• 破坏“占有且等待”条件    

方法一：所有的进程在开始运行之前，必须一次性地申请其在整个运行过程中所需要的全部资源。

优点：简单易实施且安全。

缺点：因为某项资源不满足，进程无法启动，而其他已经满足了的资源也不会得到利用，严重降低了资源的利用率，造成 资源浪费。使进程经常发生饥饿现象。  

方法二：该方法是对第一种方法的改进，允许进程只获得运行初期需要的资源，便开始运行，在运行过程中逐步释放掉分配到 的已经使用完毕的资源，然后再去请求新的资源。这样的话，资源的利用率会得到提高，也会减少进程的饥饿问题。
 

• 破坏“不可抢占”条件      

当一个已经持有了一些资源的进程在提出新的资源请求没有得到满足时，它必须释放已经保持的所有资源，待以后需要使用 的时候再重新申请。这就意味着进程已占有的资源会被短暂地释放或者说是被抢占了。该种方法实现起来比较复杂，且代价也比 较大。释放已经保持的资源很有可能会导致进程之前的工作实效等，反复的申请和释放资源会导致进程的执行被无限的推迟，这 不仅会延长进程的周转周期，还会影响系统的吞吐量。
    

•  破坏“循环等待”条件  

 可以通过定义资源类型的线性顺序来预防，可将每个资源编号，当一个进程占有编号为i的资源时，那么它下一次申请资源只 能申请编号大于i的资源。