死锁的原理

定义

一组进程中，其中每个进程因等待事件而阻塞，且所等待的事件只能被这组进程中的另一阻塞进程激发称之为死锁。

举例如下

四个车辆希望紧迫的希望能很快通过，每辆车需要两个象限的资源，然而四个车都只得到一个象限的资源，每辆车都过不去，此时就会发生阻塞。

死锁的原因

并发进程的资源竞争

• 资源数目不足
• 资源分配策略，如动态分配
• 进程对资源使用要互斥访问

有关资源的竞争，比如上图中四辆车过交叉路口、著名的哲学家就餐问题，还有在之前的章节中，我们讲解互斥和同步的时候也举了很多由于资源竞争的例子，这里不再赘述。

并发进程执行的顺序

这里举了一个双进程的例子，理解执行顺序对死锁的影响

有两个进程P、Q需要互斥地访问A、B一段时间，各自的伪代码如右图所示

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下图是进程访问图示（图中总共有6种路线，中间的/和\区域需要互斥访问）

• 1、2号线，表示Q进程先拿到了A和B的资源，P进程拿不到，只能等到Q进程释放资源。同理，对于5、6号线路P进程先拿到资源，然后是Q进程等待，不会引发死锁。

• 3、4号线路是死锁不可避免，两者只是顺序不同，所以我们就只看其中一条线路即可。3号线路中，其中P拥有A，Q拥有B。由于不能走到互斥访问区域，所以接下来不管怎么走，P和Q两个都会走到死锁区域的边界点，即图中的（GetB，GetA）。
  

解决方案

此时，可以通过修改P进程的代码实现互斥，将Get B和release A交换顺序，可以避免死锁
这样资源的访问图如下

两者的不可访问区域没有重叠，进程对资源的获得有隙可乘，就可以实现互斥访问了

资源分类

• 可重用资源的死锁：内存，信号量等
• 可消耗资源：中断信号、message（消息）、I/O缓冲区

资源分配图

箭头表示资源的供给关系，左图P1需要Ra资源，右图P1占有Ra资源

图c是资源数目不够，然后形成了回路，相互得不到资源。
而图d是资源数目充足，虽然表面是回路，但是下一时刻资源可以分配，也就没有死锁。

死锁的条件

• Mutual exclusion 互斥
  任一时刻只允许一个进程使用资源
• Hold-and-wait 保持和请求
  进程在请求其余资源时，不主动释放已经占用的资源
• No preemption 不可剥夺
  进程已经占用的资源，不会被强制剥夺
• Circular wait 循环等待
  资源分配图不能化简，存在一个进程之间的封闭环路。（注意：循环等待不一定导致死锁，但是死锁一定有循环等待）

这四个条件都是必要条件，只不过一般情况下，根据循环等待判断死锁，往往比较有充分性。