死锁的必要条件

死锁(Deadlock)是多线程或多进程环境中,两个或多个运行单元因争夺资源而造成的一种僵局。当发生死锁时,涉及的运行单元都无法继续执行下去。

死锁发生需要满足以下四个必要条件:

  1. 互斥条件(Mutual Exclusion): 指的是资源是不可共享的,一次只能有一个进程(或线程)使用。如果另一个进程请求该资源,请求者只能等待,直到资源被释放。

  2. 持有并等待条件(Hold and Wait): 进程至少持有一个资源并且正在等待获取额外的资源,而那些资源又被其他进程所持有。

  3. 非抢占条件(No Preemption): 资源不能被抢占,即资源只能由持有它的进程在完成其任务后主动释放;不能被操作系统或者其他进程强行夺走。

  4. 循环等待条件(Circular Wait): 存在一个进程链,每个进程持有下一个进程所需要的至少一个资源,形成一个循环等待的环路。

只有当这四个条件同时满足时,死锁才可能发生。因此,避免死锁的策略通常是破坏至少一个以上的条件。例如:

  • 实施资源的预分配策略,避免轻易的锁定资源(破坏持有并等待)。
  • 当系统检测到死锁可能性时,可以采取某种形式的资源抢占来回避(破坏非抢占)。
  • 设计应用逻辑,保证系统不会发生循环等待的情况(破坏循环等待)。

处理死锁的方式大致可以分为预防、避免和检测及恢复。预防是指破坏导致死锁的四个必要条件中的一个或多个。避免是指让系统在资源分配上做出明智的选择,避免进入不安全状态。检测及恢复则是当死锁已经发生时,如何检测并从死锁状态中恢复过来。

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