银行家算法及其C++模拟实现

前言

银行家算法，是我们OS课上的一个非常重要的知识点，感觉可以说是必考题了，但是考试嘛，考过了以后不用就会忘，每次都要重新复（yu）习一遍，又非常麻烦，正好前段时间有机会实现了一遍，赶紧总结下，避免以后又忘了。

正文

银行家算法简介

银行家算法（Banker’s Algorithm）是一个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死结产生的演算法。它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。

（来自wiki）

这里的重点是避免！！！ 避免！！！ 避免！！！
针对死锁这种坑爹的情况有预防和避免两种大的解决思路，之前总是傻傻分不清楚。这里我们还是通过一个生动的例子来解释吧。

女朋友：康康啊，预防感冒，冲杯板x根吧。
康康：好滴。

女朋友:康康啊，出门系上我给你织的围巾吧，避免感冒。
康康：好几。

感受到预防和避免的差异了嘛，预防就是提前做好准备，而避免则是在实际操作中小心翼翼。
回到死锁，预防死锁就是破坏死锁的四个必要条件之一，而避免死锁则是在进程运行过程中通过一些手段来避免死锁。

算法详解

其实银行家算法非常简单。
系统维护了一张所有进程的资源表。进程对每种资源的总共需求数，当前已分配的资源数，还需要的资源数。
假设系统初始状态为S0，在每次请求资源（并且这次请求合法）时，会假设为进程分配需要的资源，这时系统进入状态S1*,判断这个假设状态是否为安全的，如果是安全的，才会进行真正分配，系统进入S1状态；否则系统不会进行资源分配。
判断系统此时状态是否安全的算法也很简单。
就是假设所有进程能否按照某种顺序运行（这里的运行就是 请求资源->工作->释放资源 这个过程）。
如果存在这样一个进程运行序列，就是安全的。反之则不安全。

源码分析

数据结构

const int process_nums = 5; // 进程数
const int resource_nums = 3; //资源种类数

//进程的两种状态
enum {
    RUNNING = 0,
    SLEEP
};

//模拟的进程 只有pid和state两个成员，默认为SLEEP状态