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如果面试官问我们“说说什么是死锁，怎样预防死锁”，我们该如何回答呢？

详细回答

死锁的概念：

死锁的定义：

死锁是指在多个进程或线程执行过程中，由于资源竞争而导致的一种相互等待状态，从而使这些进程或线程无法继续执行。

死锁的原因：

资源竞争：在系统资源总量有限的情况下，多个进程或线程同时对这些资源发起争夺。例如多个进程同时申请使用打印机、内存区域等，一旦资源分配不当，就容易引发死锁。

进程推进顺序不当：进程或线程在执行时，其推进顺序有着内在逻辑要求。若由于程序设计缺陷或调度不合理等因素，导致进程或线程的执行顺序出现偏差，就可能使它们互相等待对方释放资源，从而陷入死锁。

死锁产生的必要条件：

互斥条件：系统中的资源具有排他性，在任意时刻，资源一次仅能被一个进程或线程占用，其他进程或线程若要使用该资源，必须等待当前占用者释放。

请求和保持条件：某个进程或线程在已经持有部分资源的同时，又向系统请求其他资源。在等待新资源分配的过程中，它不会主动释放已持有的资源，这就为死锁的产生埋下了隐患。

不可抢占条件：进程或线程一旦获得了某些资源，这些资源就不能被其他进程或线程强行夺取，只有持有资源的进程或线程主动释放，其他进程或线程才有机会获取。

循环等待条件：系统中存在一组进程或线程，它们形成了一个循环等待链。在这个链条中，每个进程或线程都在眼巴巴地等待下一个进程或线程所持有的资源，导致整个链条上的进程或线程都无法前行。

如何预防死锁？

破坏互斥条件：

允许资源共享，避免资源独占。多个进程或线程可以同时访问不改变状态的资源，如只读文件，从而提高资源利用率，减少死锁的可能。

破坏请求和保持条件：

在请求新资源时，要求释放当前资源，防止持有资源同时请求其他资源。采用一次性分配策略，即在任务开始前获取所有所需资源，确保资源分配过程清晰可控，降低死锁风险。

破坏不可抢占条件：

系统应能抢占资源，尤其在资源分配异常或资源长期被占用时。若资源请求失败，系统可收回部分资源，重新分配给紧急需求的进程，打破僵局，防止死锁。

破坏循环等待条件：

对资源进行排序，并要求进程按特定顺序请求资源。这种有序请求方式避免了循环等待链的形成，根本上杜绝了死锁的可能性。例如，按编号顺序请求资源，以确保所有进程遵循相同规则，防止资源争夺。

知识拓展

有死锁的资源分配图，如下所示：

死锁的处理方法

死锁预防（Deadlock Prevention）：

死锁预防的原理是破坏死锁产生的必要条件，从而避免死锁发生。具体手段有：

- **破坏互斥条件**：让资源可被多个进程共享，比如只读文件能同时被多个进程读取。

- **破坏请求和保持条件**：要求进程请求新资源时，先释放已持有的资源，或者采用一次性分配策略，让进程在执行前就申请好全部所需资源。

- **破坏不可抢占条件**：允许系统抢占进程持有的资源，像强制回收资源。

- **破坏循环等待条件**：给资源排序，进程按顺序请求资源。这些方法通过约束资源分配，从根源上杜绝死锁。

死锁避免（Deadlock Avoidance）：

死锁避免是动态检查资源分配状态，保证系统不进入不安全状态。其中，银行家算法最为经典。该算法要求每个进程声明最大资源需求，系统分配资源前，检查是否存在安全序列（即一种能让所有进程顺利完成的资源分配顺序）。若有安全序列，就分配资源，否则拒绝。这种方式不用限制资源分配，但需要提前知晓进程资源需求，计算成本也比较高。

死锁检测（Deadlock Detection）：

死锁检测不预先限制资源分配，允许死锁出现。通过定期检查系统里进程和资源的状态，判断是否存在死锁。常见方法有资源分配图和定期检测算法。资源分配图通过查看有无环路判断死锁；定期检测算法模拟资源分配过程，看系统是否处于死锁状态。其优点是不限制资源分配，不过检测会消耗系统资源，检测出死锁后还得进一步处理。

死锁解除（Deadlock Recovery）：

死锁解除是在检测到死锁后，采取措施让系统恢复正常运行。常用方法有终止进程和资源抢占。终止进程就是选择一个或多个死锁进程并结束它们，释放其占用资源；资源抢占是强制回收一个或多个死锁进程的资源，分配给其他进程。选择终止或抢占的进程时，一般会考虑进程优先级、运行时长、资源占用情况等，尽量减少对系统的影响。