死锁

1. 死锁

指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进

1.1 死锁产生条件

• 互斥使用，即当资源被一个线程使用(占有)时，别的线程不能使用
• 不可抢占，资源请求者不能强制从资源占有者手中夺取资源，资源只能由资源占有者主动释放。
• 请求和保持，即当资源请求者在请求其他的资源的同时保持对原有资源的占有。
• 循环等待，即存在一个等待队列：P1占有P2的资源，P2占有P3的资源，P3占有P1的资源。这样就形成了一个等待环路。

1.2 死锁示例代码

• https://www.runoob.com/java/thread-deadlock.html

1.3 死锁检测

• jps
• jstack

1.4 解决死锁的基本方法

• 破坏占用且等待条件

  • 一次性申请所有的资源
  • 只要有一个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源

• 破坏不可剥夺条件

  当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源
  破坏不抢占要能够主动释放它占有的资源，但synchronized是做不到的。原因为synchronized申请不到资源时，线程直接进入了阻塞状态，而线程进入了阻塞状态也就没有办法释放它占有的资源了。不过SDK中的java.util.concurrent提供了Lock解决这个问题。
  显式使用Lock类中的定时tryLock功能来代替内置锁机制，可以检测死锁和从死锁中恢复过来。使用内置锁的线程获取不到锁会被阻塞，而显式锁可以指定一个超时时限（Timeout），在等待超过该时间后tryLock就会返回一个失败信息，也会释放其拥有的资源。

• 破坏循环等待条件

  系统给每类资源赋予一个编号，每一个进程按编号递增的顺序请求资源，释放则相反

1.5 银行家算法

银行家算法（Banker’s Algorithm）是一个避免死锁（Deadlock）的著名算法，是由艾兹格·迪杰斯特拉在1965年为T.H.E系统设计的一种避免死锁产生的算法。它以银行借贷系统的分配策略为基础，判断并保证系统的安全运行。
在银行中，客户申请贷款的数量是有限的，每个客户在第一次申请贷款时要声明完成该项目所需的最大资金量，在满足所有贷款要求时，客户应及时归还。银行家在客户申请的贷款数量不超过自己拥有的最大值时，都应尽量满足客户的需要。在这样的描述中，银行家就好比操作系统，资金就是资源，客户就相当于要申请资源的进程。
银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源，但系统在进行资源分配之前，应先计算此次分配资源的安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。为实现银行家算法，系统必须设置若干数据结构。

• 1.5.1 数据结构

  • 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Rj类资源K个。

  • 最大需求矩阵Max

    这是一个n x m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每个进程对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

  • 分配矩阵 Allocation

    这也是一个n x 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,jl = K，则表示进程i当前己分得Rj类资源的数目为K

  • 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Rj类资源K个方能完成其任务

参考文章

• https://www.cnblogs.com/myworld7/p/12230010.html#_label4