死锁 & 活锁

骑猪看日落 2022-07-13 13:25 233阅读 0赞

# 死锁 #

假设  
你银行账户上有1000元钱  
你老婆拿银行卡去ATM机上去取这1000元钱  
银行数据库系统先确认你的账户上有这1000元  
然后，银行拿钱给你老婆  
当你老婆拿到钱，并且银行数据库正要从你的账户上扣除这·1000元钱还没执行的时候，  
你到银行柜台拿着存折去取1000元，  
因为这时你老婆虽然拿到钱，但银行数据库还没有从你账户上扣除，你账户上依然有着1000元  
所以，银行柜台确认你账户上有1000元，  
so……你的银行账户有只有1000元，但只要你时机拿捏得当，你就能从该死的银行那里取到2000元。  
之所以能发生这种事情，是因为有两个线程同时访问同一个数据，造成混乱。  
锁，  
**锁的功能就是保证只有一个线程/进程访问一个数据。**  
是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。 由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象：死锁。”

虽然进程在运行过程中，可能发生死锁，但死锁的发生也必须具备一定的条件，死锁的发生必须具备以下四个必要条件。

**1）互斥条件**：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。  
**2）请求和保持条件**：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。  
**3）不剥夺条件**：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。  
**4）环路等待条件**：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合\{P0，P1，P2，···，Pn\}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态的情况下占用资源,在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。因此，对资源的分配要给予合理的规划。  
**有序资源分配法**  
这种算法资源按某种规则系统中的所有资源统一编号（例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等），申请时必须以上升的次序。系统要求申请进程：  
1、对它所必须使用的而且属于同一类的所有资源，必须一次申请完；  
2、在申请不同类资源时，必须按各类设备的编号依次申请。例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2； 进程PB，使用资源的顺序是R2，R1；若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。  
采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2；  
PA：申请次序应是：R1，R2  
PB：申请次序应是：R1，R2  
这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生  
**银行算法**  
避免死锁算法中最有代表性的算法是Dijkstra E.W 于1968年提出的银行家算法：  
该算法需要检查申请者对资源的最大需求量，如果系统现存的各类资源可以满足申请者的请求，就满足申请者的请求。  
这样申请者就可很快完成其计算，然后释放它占用的资源，从而保证了系统中的所有进程都能完成，所以可避免死锁的发生。

## **活锁(英文 livelock)** ##

指事物1可以使用资源，但它让其他事物先使用资源；事物2可以使用资源，但它也让其他事物先使用资源，于是两者一直谦让，都无法使用资源。  
所谓饥饿，是指如果事务T1封锁了数据R,事务T2又请求封锁R，于是T2等待。T3也请求封锁R，当T1释放了R上的封锁后，系统首先批准了T3的请求，T2仍然等待。然后T4又请求封锁R，当T3释放了R上的封锁之后，系统又批准了T4的请求……T2可能永远等待，这就是饥饿。  
活锁有一定几率解开。而死锁（deadlock）是无法解开的。  
避免活锁的简单方法是采用先来先服务的策略。当多个事务请求封锁同一数据对象时，封锁子系统按请求封锁的先后次序对事务排队，数据对象上的锁一旦释放就批准申请队列中第一个事务获得锁。