阿竺 ·1. 前言
操作系統(tǒng)中的很多資源都是多個進程或者多個線程之間共享的，例如同一個文件，可能同時會被多個程序讀寫?；蛘呤且粋€內(nèi)存變量，存在同時被多個線程修改的可能。如果資源能夠不能以合理的順序訪問就可能產(chǎn)生沖突，這種競爭資源的現(xiàn)象可能造成阻塞，引發(fā)死鎖。
2. 死鎖
面試官提問： 談談操作系統(tǒng)中的死鎖是什么，產(chǎn)生死鎖的條件是什么？有什么解決方案？
題目解析：
這是一種經(jīng)典的提問方法，對于一個問題 A，面試官提出問題 A 的定義，候選人闡明定義之后，才能確保候選人和面試官彼此討論的是同一個問題，而不是牛頭不對馬嘴。其次才是討論這個問題的起源，在提出問題之后，當然需要給出解決方案，解決方案的優(yōu)劣可以反應候選人對面試題目的理解程度。
2.1 死鎖定義
死鎖（DeadLock）可以發(fā)生在多個進程之間或者是多個線程之間，本文以線程作為觀察對象。那么死鎖的定義就是多個線程競爭同一個資源造成的僵局，如果沒有外力推動，這種僵局會一直持續(xù)下去，線程的狀態(tài)都無法繼續(xù)推進。例如操作系統(tǒng)中有兩個線程，分別是線程 A 和線程 B，線程 A 按照先獲取鎖 a 再獲取鎖 b 的順序占用鎖的資源，線程 B 按照先獲取鎖 b 再獲取鎖 a 的順序占用鎖。
線程 A 占用了鎖 a，線程 B 占用了鎖 b，線程 A 需要占用鎖 b 之后才能釋放鎖 a，線程 B 則需要占用鎖 a 之后才能釋放鎖 b，兩個線程都進入了等待對方釋放鎖的狀態(tài)，造成死鎖。
2.2 死鎖條件
造成進程或者線程死鎖有四個必要條件：
（1）互斥條件：進程（線程）對于分配的資源有排他性，排他性是指一個資源在同一段時間內(nèi)只能被一個進程（線程）占用。
（2）請求和保持條件：進程（線程）因為請求資源導致阻塞時，對于已經(jīng)獲得資源不會主動釋放。通俗來說就是已有的資源不會放棄，沒有的資源會持續(xù)請求。
（3）不可剝奪條件：進程（線程）在獲得的資源沒有使用完成之前，資源不能被剝奪，只能等進程（線程）主動釋放。
（4）循環(huán)等待條件：所有等待的進程（線程）在發(fā)生死鎖時，都會形成一個死循環(huán)環(huán)路，這也是造成死鎖的直接原因。
2.3 死鎖解決方案
死鎖的解決方案就是從產(chǎn)生死鎖的必要條件入手，如果不滿足必要條件，那么就失去了發(fā)生死鎖的可能性。還是以線程為例，給出死鎖的解決方案：
（1）破壞請求條件：一次性給線程分配所有的資源，例如上述案例直接給線程 A 分配鎖 a 和鎖 b。
（2）破壞保持條件：只要存在任何一個資源不能被分配，已有被分配的資源也不能保持。例如上述案例中線程 A 不能獲得鎖 b，那么需要主動釋放鎖 a。
（3）破壞不可剝奪條件：只要存在任何一個資源不能被分配，已有被分配的資源可以被強制釋放。
（4）破壞循環(huán)等待條件：所有的線程按照提前指定的順序請求資源，釋放資源的順序剛好相反。
避免死鎖的經(jīng)典算法有銀行家算法，我們把操作系統(tǒng)比喻成銀行家，操作系統(tǒng)管理的資源就是銀行中的資金，進程（線程）就是顧客，獲取資源的過程就是向銀行家索要貸款的過程，線程在獲取資源前需要申明自己需要的每種資源的最大數(shù)量，操作系統(tǒng)計算在分配這些資源之后，是否會讓系統(tǒng)處于不安全的狀態(tài)。總結(jié)來看，銀行家算法是一個動態(tài)判斷死鎖的算法。
3. 小結(jié)
本章節(jié)介紹了死鎖的定義、產(chǎn)生原因以及典型的解決方案，與死鎖對應的還有活鎖的概念，活鎖在嘗試獲取資源失敗之后，會主動釋放自己持有的鎖，然后再重試整個拿鎖流程。與活鎖對應的是進程的饑餓，如果一個進程永遠拿不到需要的資源，服務會一直阻塞，被比喻為饑餓。關(guān)于死鎖，還會涉及到編程實戰(zhàn)中如何避免死鎖以及死鎖的檢測條件，候選人可以自行深入探討。
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