死鎖（deadlocks）

一、定義

    所謂死鎖<DeadLock>: 是指兩個或兩個以上的進程在執行過程當中，因爭奪資源而形成的一種互相等待的現象。若無外力做用，它們都將沒法推動下去，此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱爲死鎖進程。

    當一個進程想要申請資源A，擁有資源B，而另外一個進程想申請資源B，可是擁有資源A，那麼就會產生死鎖。

二、原理

　　因爲資源佔用是互斥的，當某個進程提出申請資源後，使得有關進程在無外力協助下，永遠分配不到必需的資源而沒法繼續運行，這就產生了一種特殊現象死鎖。
　　一種情形，此時執行程序中兩個或多個線程發生永久堵塞（等待），每一個線程都在等待被其餘線程佔用並堵塞了的資源。例如，若是線程A鎖住了記錄1並等待記錄2，而線程B鎖住了記錄2並等待記錄1，這樣兩個線程就發生了死鎖現象。
　　計算機系統中,若是系統的資源分配策略不當，更常見的多是程序員寫的程序有錯誤等，則會致使進程因競爭資源不當而產生死鎖的現象。

三、緣由

產生死鎖的緣由主要是：

（1） 由於系統資源不足；
（2） 進程運行推動的順序不合適；
（3） 資源分配不當等。
若是系統資源充足，進程的資源請求都可以獲得知足，死鎖出現的可能性就很低，不然就會因爭奪有限的資源而陷入死鎖。其次，進程運行推動順序與速度不一樣，也可能產生死鎖。

四、必要條件

產生死鎖的四個必要條件：

（1） 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。
（2） 請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已得到的資源保持不放。
（3） 不剝奪條件:進程已得到的資源，在末使用完以前，不能強行剝奪。
（4） 循環等待條件:若干進程之間造成一種頭尾相接的循環等待資源關係。
這四個條件是死鎖的必要條件，只要系統發生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不知足，就不會發生死鎖。

五、解除與預防

　　理解了死鎖的緣由，尤爲是產生死鎖的四個必要條件，就能夠最大可能地避免、預防和解除死鎖。因此，在系統設計、進程調度等方面注意如何不讓這四個必要條件成立，如何肯定資源的合理分配算法，避免進程永久佔據系統資源。

      此外，也要防止進程在處於等待狀態的狀況下佔用資源,在系統運行過程當中，對進程發出的每個系統可以知足的資源申請進行動態檢查，並根據檢查結果決定是否分配資源，若分配後系統可能發生死鎖，則不予分配，不然予以分配 。所以，對資源的分配要給予合理的規劃。
 

（1）避免死鎖

    a、有序資源分配法
    這種算法資源按某種規則系統中的全部資源統一編號（例如打印機爲一、磁帶機爲二、磁盤爲三、等等），申請時必須以上升的次序。系統要求申請進程：
    一、對它所必須使用的並且屬於同一類的全部資源，必須一次申請完；
    二、在申請不一樣類資源時，必須按各種設備的編號依次申請。例如：進程PA，使用資源的順序是R1，R2； 進程PB，使用資源的順序是R2，R1；若採用動態分配有可能造成環路條件，形成死鎖。
    採用有序資源分配法：R1的編號爲1，R2的編號爲2；
    PA：申請次序應是：R1，R2
    PB：申請次序應是：R1，R2
    這樣就破壞了環路條件，避免了死鎖的發生
    b、銀行算法
    避免死鎖算法中最有表明性的算法是Dijkstra E.W 於1968年提出的銀行家算法：
    該算法須要檢查申請者對資源的最大需求量，若是系統現存的各種資源能夠知足申請者的請求，就知足申請者的請求。
    這樣申請者就可很快完成其計算，而後釋放它佔用的資源，從而保證了系統中的全部進程都能完成，因此可避免死鎖的發生。

（2）死鎖排除的方法

一、撤消陷於死鎖的所有進程； 二、逐個撤消陷於死鎖的進程，直到死鎖不存在； 三、從陷於死鎖的進程中逐個強迫放棄所佔用的資源，直至死鎖消失； 四、從另一些進程那裏強行剝奪足夠數量的資源分配給死鎖進程，以解除死鎖狀態。