2.4_2 死锁的处理策略——预防死锁

（一）破坏互斥条件

  互斥条件：只有对必须互斥使用的资源的争抢才会导致死锁。

  如果把只能互斥使用的资源改造为允许共享使用，则系统不会进入死锁状态。比如：SPOOLing技术。操作系统可以采用SPOOLing技术把独占设备在逻辑上改造成共享设备。比如，用SPOOLing技术将打印机改造为共享设备。

  在使用SPOOLing技术之前，进程1还没用完打印机之前，进程2申请使用打印机会阻塞。

  在使用SPOOLing技术之后，进程1对打印机资源的请求，会首先被“输出进程”接收，同样地，如果此时进程2也请求打印机，则也会被“输出进程”接收。

  进程把请求放到“输出进程”上之后，就可以转而执行别的操作了。而具体的打印工作，则由“输出进程”再进行处理。

  可见，在使用了SPOOLing技术之后，在各进程看来，自己对打印机资源的使用请求立即就被接收处理了，不需要再阻塞等待。

  该策略的缺点：并不是所有的资源都可以改造成可共享使用的资源。并且为了系统安全，很多地方还必须保护这种互斥性。因此，很多时候都无法破坏互斥条件。

（二）破坏不剥夺条件

  不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完之前，不能由其他进程强行夺走，只能主动释放。

  破坏不剥夺条件：

  1.当某个进程请求新的资源得不到满足时，它必须立即释放保持的所有资源，待以后需要时再重新申请。也就是说，即使某些资源尚未使用完，也需要主动释放，从而破坏了不可剥夺条件。

  2.当某个进程需要的资源被其他进程所占有的时候，可以由操作系统协助，将想要的资源强行剥夺。这种方式一般需要考虑各进程的优先级（比如：剥夺调度方式，就是将处理机资源强行剥夺给优先级更高的进程使用）

  该策略的缺点：

  1.实现起来比较复杂。

  2.释放已获得的资源可能造成前一阶段工作的失效。因此这种方法一般只适用于易保存和恢复状态的资源，如CPU。

  3.反复地申请和释放资源会增加系统开销，降低系统吞吐量。

  4.若采用方案一，意味着只要暂时得不到某个资源，之前获得的那些资源就都需要放弃，以后再重新申请。如果一直发生这样的情况，就会导致进程饥饿。

（三）破坏请求和保持条件

  请求和保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源又被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但又对自己已有的资源保持不放。

  可以采用静态分配方法，即进程在运行前一次申请完它所需要的全部资源，在它的资源未满足前，不让它投入运行。一旦投入运行后，这些资源就一直归它所有，该进程就不会再请求别的任何资源了。

  该策略实现起来简单，但也有明显的缺点：

  有些资源可能只需要用很短的时间，因此如果进程的整个运行期间都一直保持着所有资源，就会造成严重的资源浪费，资源利用率极低。另外，该策略也有可能导致某些进程饥饿。

  为什么会导致饥饿，如下图所示。

  例如，A类进程只需资源1，B类进程只需资源2，而C类进程需要资源1和资源2。如果系统当中有源源不断地A类、B类进程到达的话，那么——资源1一旦被释放，就会立即被分配给下一个A类进程，资源2一旦被释放，就会立即被分配给下一个B类进程。而除非资源1、资源2同时都没有被使用、同时都空闲的时候，它俩才有可能同时分配给C类进程使用。

（四）破坏循环等待条件

  循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待链，链中的每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

  可采用顺序资源分配法，首先给系统中的资源编号，规定每个进程必须按编号递增的顺序请求资源，同类资源（即编号相同的资源）一次申请完。

  原理分析：一个进程只有已占有小编号的资源时，才有资格申请更大编号的资源。按此规则，已持有大编号资源的进程不可能逆向的回来申请小编号的资源，从而就不会产生循环等待的现象。

  就好像数据结构中的普通队列和循环队列、单链表和循环单链表一样。只要最终的尾部不再与最初的头部相连，就不会造成循环。从而也就不会发生所谓的“循环等待”了。

举例

  假设系统中共有10个资源，编号为1，2，……，10

  在任何一个时刻，总有一个进程拥有的资源编号是最大的，那这个进程申请之后的资源必然畅通无阻。因此，不可能出现所有进程都阻塞的死锁现象。

  看上文中的定义，由于每个进程“必须按编号递增的顺序请求资源”，也就是说，这个进程尚未请求到的资源，其编号一定大于此时该进程拥有资源的最大编号。例如上图中的P3进程，它此时申请了5号、7号资源，这就意味着，它在此之后，要么不再申请资源，要么申请8、9、10号资源，而不会再去申请4号、6号资源了。因为，如果P3进程本身就需要申请4号、6号资源的话，它只可能处于“拥有4、5、6、7号资源”的状态，或者“拥有4、5号资源”……的状态，而不可能处于“拥有5号、7号资源”的状态，因为“每个进程必须按编号递增的顺序请求资源”。即，如果它需要用到4、5、6、7号资源，那么它不可能在没有申请到4号资源的情况下就得到了5号资源，也不可能在没有申请到6号资源的情况下就得到了7号资源。

该策略的缺点：

  1.不方便增加新的设备，因为可能需要重新分配所有的编号；

  2.进程实际使用资源的顺序可能和编号递增顺序不一致，会导致资源浪费；

  说明：例如，P3进程需要两个资源，5号资源“打印机”、7号资源“扫描仪”。但在实际使用的过程中，P3进程可能要先使用扫描仪、后使用打印机。但由于“每个进程必须按编号递增的顺序请求资源”，所以它不能在没有得到5号资源的情况下就获得7号资源，因此它必须将5、7号资源都占有过来，之后再开始使用7号资源（扫描仪），之后再使用5号资源（打印机）。——这会导致5号资源（打印机）空闲很长时间。

  3.必须按规定次序申请资源，用户编程麻烦。

  总共10个资源，还要遵守“每个进程必须按编号递增的次序请求资源”，并且还可能会有新的设备加入，并且还可能会更换系统（即资源编号全部改变了）……因此，这会给用户编程带来极大的不便。

总结