死鎖的定義在多道程序系統中，由于多個進程的并發執行，改善了系統資源的利用率并提高了系統 的處理能力。然而，多個進程的并發執行也帶來了新的問題——死鎖。所謂死鎖是指多個進 程因競争資源而...

關鍵詞：進程, 資源, 等待, 死鎖, 請求

死鎖的定義

在多道程序系統中，由于多個進程的并發執行，改善了系統資源的利用率并提高了系統 的處理能力。然而，多個進程的并發執行也帶來了新的問題——死鎖。所謂死鎖是指多個進 程因競争資源而造成的一種僵局（互相等待），若無外力作用，這些進程都将無法向前推進。

下面我們通過一些實例來說明死鎖現象。

先看生活中的一個實例，在一條河上有一座橋，橋面很窄，隻能容納一輛汽車通行。如 果有兩輛汽車分别從橋的左右兩端駛上該橋，則會出現下述的沖突情況。此時，左邊的汽車 占有了橋面左邊的一段，要想過橋還需等待右邊的汽車讓出橋面右邊的一段；右邊的汽車站 有了橋面右邊的一段，要想過橋還需等待左邊的汽車讓出橋面左邊的一段。此時，若左右兩 邊的汽車都隻能向前行駛，則兩輛汽車都無法過橋。

在計算機系統中也存在類似的情況。例如，某計算機系統中隻有一台打印機和一台輸入 設備，進程P1正占用輸入設備，同時又提出使用打印機的請求，但此時打印機正被進程P2 所占用，而P2在未釋放打印機之前，又提出請求使用正被P1占用着的輸入設備。這樣兩個進程相互無休止地等待下去，均無法繼續執行，此時兩個進程陷入死鎖狀态。

死鎖産生的原因

1) 系統資源的競争

通常系統中擁有的不可剝奪資源，其數量不足以滿足多個進程運行的需要，使得進程在 運行過程中，會因争奪資源而陷入僵局，如磁帶機、打印機等。隻有對不可剝奪資源的競争 才可能産生死鎖，對可剝奪資源的競争是不會引起死鎖的。

2) 進程推進順序非法

進程在運行過程中，請求和釋放資源的順序不當，也同樣會導緻死鎖。例如，并發進程 P1、P2分别保持了資源R1、R2，而進程P1申請資源R2，進程P2申請資源R1時，兩者都 會因為所需資源被占用而阻塞。

信号量使用不當也會造成死鎖。進程間彼此相互等待對方發來的消息，結果也會使得這 些進程間無法繼續向前推進。例如，進程A等待進程B發的消息，進程B又在等待進程A 發的消息，可以看出進程A和B不是因為競争同一資源，而是在等待對方的資源導緻死鎖。

3) 死鎖産生的必要條件

産生死鎖必須同時滿足以下四個條件，隻要其中任一條件不成立，死鎖就不會發生。

互斥條件：進程要求對所分配的資源（如打印機）進行排他性控制，即在一段時間内某 資源僅為一個進程所占有。此時若有其他進程請求該資源，則請求進程隻能等待。

不剝奪條件：進程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其他進程強行奪走，即隻能 由獲得該資源的進程自己來釋放（隻能是主動釋放)。

請求和保持條件：進程已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源 已被其他進程占有，此時請求進程被阻塞，但對自己已獲得的資源保持不放。

循環等待條件：存在一種進程資源的循環等待鍊，鍊中每一個進程已獲得的資源同時被 鍊中下一個進程所請求。即存在一個處于等待狀态的進程集合{Pl, P2, …, pn}，其中Pi等 待的資源被P(i 1)占有（i=0, 1, …, n-1)，Pn等待的資源被P0占有，如圖2-15所示。

直觀上看，循環等待條件似乎和死鎖的定義一樣，其實不然。按死鎖定義構成等待環所 要求的條件更嚴，它要求Pi等待的資源必須由P(i 1)來滿足，而循環等待條件則無此限制。 例如，系統中有兩台輸出設備，P0占有一台，PK占有另一台，且K不屬于集合{0, 1, …, n}。

Pn等待一台輸出設備，它可以從P0獲得，也可能從PK獲得。因此，雖然Pn、P0和其他 一些進程形成了循環等待圈，但PK不在圈内，若PK釋放了輸出設備，則可打破循環等待, 如圖2-16所示。因此循環等待隻是死鎖的必要條件。

資源分配圖含圈而系統又不一定有死鎖的原因是同類資源數大于1。但若系統中每類資 源都隻有一個資源，則資源分配圖含圈就變成了系統出現死鎖的充分必要條件。

文章來源于C語言中文網

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