死锁

1、死锁产生的原因：

系统资源不足，资源分配不当，进程运行推进的顺序不合适，总体来说资源和不可抢占的资源有关

2、死锁的必要条件（4个同时存在）

（1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用

（2）请求和保持条件：（占有和等待）一个进程请求资源而阻塞时，它占有的资源继续保持不释放。

（3）不可剥夺条件：（非抢占）已经分配给进程的资源，在未使用完之前不可强制剥夺

（4）循环等待：存在一个封闭的进程链，是的每个进程都在等待资源

3.处理死锁的策略

（1）一次性请求所有资源：破坏请求和保持条件。

（2）可抢占资源：破坏不可剥夺条件

（3）有序资源分配：破坏循环等待，线程A需要r1和r2资源，B需要r2和r1，按照顺序，先为A分配资源，避免循环等待

（4）银行家算法

4.银行家算法

　数据结构：

(1) 可利用资源向量Available。这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Available[j]=K，则表示系统中现有Rj类资源K个。

　　 (2) 最大需求矩阵Max。这是一个n×m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i,j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。

　 (3) 分配矩阵Allocation。这也是一个n×m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i,j]=K，则表示进程i当前已分得R j类资源的数目为K。

　 (4) 需求矩阵Need。这也是一个n×m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need[i,j]=K，则表示进程i还需要R j类资源K个，方能完成其任务。上述三个矩阵间存在下述关系：Need[i, j]=Max[i, j]-Allocation[i, j]

银行家算法：

设Request i是进程Pi的请求向量，如果Request i[j]=K，表示进程P i需要K个R j类型的资源。当P i发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：

　　(1) 如果Request i[j]≤Need[i,j]，便转向步骤(2)；否则认为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。

　　(2) 如果Request i[j]≤Available[j]，便转向步骤(3)；否则，表示尚无足够资源，Pi须等待。

　　(3) 系统试探着把资源分配给进程P i，并修改下面数据结构中的数值：

Available[j]:= Available[j]-Request i[j]；

Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request i[j]；

Need[i,j]:= Need[i,j]-Request i[j]；

　　(4) 系统执行安全性算法，检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全，才正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来的资源分配状态，让进程Pi等待。

5．安全性算法

　　系统所执行的安全性算法可描述如下：

　　(1) 设置两个向量：

　　① 工作向量Work，它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目，它含有m个元素，在执行安全算法开始时，Work:=Available。

　　② Finish，它表示系统是否有足够的资源分配给进程，使之运行完成。开始时先做Finish[i]:=false；当有足够资源分配给进程时，再令Finish[i]:=true。

　　(2) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：

　　① Finish[i]=false；

　　② Need[i,j]≤Work[j]；若找到，执行步骤(3)，否则，执行步骤(4)。

　　(3) 当进程Pi获得资源后，可顺利执行，直至完成，并释放出分配给它的资源，故应执行：

Work[j]:= Work[j]+Allocation[i,j]；

Finish[i]:=true；

go to step （2）；

(4) 如果所有进程的Finish[i]=true都满足，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。

/**    * @Title: Banker    * @Description: 模拟操作系统的银行家算法 */public class Banker {private static int[] available;private static int[][] max;private static int[][] need=new int[5][3];private static int[][] allocation;private static int[] request=new int[3];//存放线程Scanner scanner =new Scanner(System.in);int thread;public static void init(){available=new int[]{10,5,7};//A B C 三项资源的初始数目max=new int[][]{//最大需求{7,5,3},{3,2,2},{9,0,2},{2,2,2},{4,3,3}};allocation=new int[][]{//已分配数{0,1,0},{2,0,0},{3,0,2},{2,1,1},{0,0,2}};for(int i=0;i<5;i++){for(int j=0;j<3;j++){need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j];available[j]-=allocation[i][j];}}}//public void getThread(){System.out.println("请输入申请资源的线程");int thread=scanner.nextInt();this.thread =thread;System.out.println("请输入三种资源的数目");for(int i=0;i<3;i++){request[i]=scanner.nextInt();if(request[i]>need[thread][i]){System.out.println("银行家"+thread+"申请的资源超过其最大需求，请重新输入");getThread();}if(request[i]>available[i]){System.out.println("银行家"+thread+"申请的资源超过系统资源，请重新输入");getThread();}}changeData(thread);if(!check(thread)){recoverData(thread);}getThread();}//试探性的分配资源public void changeData(int thread){for(int i=0;i<3;i++){available[i]-=request[i];allocation[thread][i]+=request[i];need[thread][i]-=request[i];}}//安全性检查public boolean check(int thread){boolean finish[]=new boolean[5];int work[]=new int[3];//表示系统还能为进程A提供多少资源int queue[]=new int[5];//存放安全队列int k=0;for(int i=0;i<5;i++){finish[i]=false;//初始化}for(int i=0;i<3;i++){work[i]=available[i];}for(int j=thread;j<5;j++){for(int i=0;i<3;i++){if(finish[j]){j++;break;}else if(need[j][i]>work[i]){//进程j对资源i的需求大于i的可用量j++;break;}else if(i==2){//进程thread及后面的进程已经检查完，现在要检查排在thread前面的for(int m=0;m<3;m++){//进程j已经检查完，释放他的资源work[m]+=allocation[j][m];}finish[j]=true;queue[k]=j;k++;j=0;}}}for(int p=0;p<5;p++){if(finish[p]=false){System.out.println("系统不安全，申请不成功");return false;}}System.out.println("资源申请成功，安全队列为：");          for(int q=0;q<5;q++){              System.out.println(queue[q]);          }           return true; } //安全性检查为通过，分配失败时调用，恢复系统原状               public void recoverData(int thread){         for(int i=0;i<3;i++){               //重新调整系统资源数               available[i]+=request[i];               //计算各个线程拥有资源               allocation[thread][i]-=request[i];               //重新计算需求               need[thread][i]+=request[i];        }       }          //打印need和available，需要时调用      public void showData(){          System.out.println("need");          for(int i=0;i<5;i++){              for(int j=0;j<3;j++){                  System.out.print(need[i][j]+"     ");              }          }             System.out.println("available");              for(int j=0;j<3;j++){                  System.out.print(available[j]+"     ");              }      }   public static void main(String[] args) {      Banker bk=new Banker();      bk.init();      bk.getThread();    }  }

请输入申请资源的线程1请输入三种资源的数目1 0 2资源申请成功，安全队列为：13000请输入申请资源的线程4请输入三种资源的数目3 3 0银行家4申请的资源超过系统资源，请重新输入请输入申请资源的线程请输入三种资源的数目00 2 0资源申请成功，安全队列为：00000请输入申请资源的线程请输入三种资源的数目