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思维导图：

一、死锁产生的原因和必要条件
1.死锁的定义
死锁是指在执行过程中，两个或两个以上的进程（或线程）由于竞争资源或彼此通信而阻塞，导致无法继续执行的情况。如果没有外部干预，这些进程将无法向前推进，系统处于死锁状态。这些相互等待的进程被称为死锁进程。
2.产生死锁的原因
（1）竞争资源引起死锁
（2）推进顺序不当引起死锁
3.产生死锁的必要条件
死锁的产生通常需要满足以下四个必要条件：
（1）互斥条件
进程对所需系统资源的互斥使用。即，资源不能被多个进程同时占用
（2）请求和保持条件
进程持有部分资源，同时等待获取其他进程占有的资源。即，进程在申请新资源时，不会释放已经占有的资源。
（3）不剥夺条件
进程占有的资源不能被其他进程剥夺，只有进程主动释放。即，资源只能由持有它的进程显式地释放。
（4）环路等待条件
存在一个进程资源申请的循环链。即，存在一个进程集合，使得每个进程都在等待该集合中另一个进程所占有的资源，从而形成一个闭环。（这是死锁必然出现的现象）
4.解决死锁的基本方法
这四个基本方法出现在不同死锁过程的不同时间段
（1）预防死锁
（2）避免死锁
（3）检测死锁
（4）解除死锁

二、预防死锁
针对于产生死锁的四个必要条件，我们可以发现条件（1）是系统的固有属性无法避免。但是我们可以使条件（2）（3）（4）不成立来预防死锁。
1.摒弃“请求和保持”条件
资源进行——静态分配法/原子分配法
进程执行前先请求所需资源，如果资源无法获得，则释放已占有的资源。这种方法可以通过资源预分配或资源请求失败时回滚来实现。
缺点：资源浪费严重、进程延迟运行。
2.摒弃“不剥夺”条件
允许资源被其他进程抢占，如抢占式调度。但这种方法可能会导致进程的执行被频繁中断，从而影响系统的稳定性和性能。
3.摒弃“环路等待”条件
资源进行——资源的有效分配法（1.编号2.按序号升序运行）
对资源进行线性排序，并按序申请。让每个进程按序申请资源，从而避免出现循环等待的情况。这种方法可以通过资源申请时的顺序控制来实现。

三、避免死锁
1.安全状态和不安全状态
安全状态：
安全状态是指系统能按某种顺序（如P1,P2,…,Pn）为每个进程分配其所需资源，直至最大需求，使每个进程都可顺序完成。在这种状态下，系统存在一种资源分配策略，能够确保所有进程都能正常执行并最终完成。有安全序列，一定不会产生死锁
不安全状态：
若系统中不存在上述的安全（分配）系列，即系统无法按照某种顺序为每个进程分配所需资源，使每个进程都能顺序完成，那么系统就处于不安全状态。
转换：系统可以从安全状态转变为不安全状态，也可以从不安全状态转变为安全状态。这取决于资源的分配策略、进程的请求顺序以及系统的运行状态。
2.银行家算法
银行家算法（Banker's Algorithm）是一种经典的死锁避免算法，由计算机科学家Edsger Dijkstra（艾兹格·迪杰斯特拉）在1965年提出。它主要用于操作系统中的资源分配，确保系统能够安全地进行资源分配和释放，避免因资源分配不当而导致的死锁 。  
数据结构：
在银行家算法中，通常使用以下数据结构来记录资源分配情况：
1）Available：可用资源矩阵，长度为m的数组，表示系统当前可用的各类资源数目。
2）Max：最大需求矩阵，n×m的矩阵，表示每个进程对各类资源的最大需求。
3）Allocation：已分配资源矩阵，n×m的矩阵，表示每个进程当前已分配到的各类资源数目。
4）Need：需求矩阵，n×m的矩阵，表示每个进程尚需的各类资源数目（由Max减去Allocation得出）。
算法流程：

安全态检测的流程图为：

3.检测死锁
（1）资源分配图
（2）死锁定理
设每个进程所需求的最大资源为K，一共有N个进程，总资源个数为M个。
当满足 N×（K-1）+1<=M 时，便不会产生死锁。