2010軟件水平考試軟件設(shè)計(jì)師重點(diǎn)難點(diǎn)輔導(dǎo)(1)

　　死鎖(Deadlock)是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行的過程中因爭奪資源而造成的一種僵局。當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無外力作用，它們都將無法再向前推進(jìn)。在軟件設(shè)計(jì)師的考試當(dāng)中，這個(gè)知識點(diǎn)的考查是以選擇題的形式出現(xiàn)的，考點(diǎn)主要有：死鎖的必要條件、解決死鎖的方法，最難高難度會(huì)考到“銀行家算法”。本文將介紹死鎖的相關(guān)知識，但不會(huì)具體講解“銀行家算法”，該算法將在本系列的下一篇文章中詳細(xì)說明。

　　1、死鎖發(fā)生的必要條件

　　死鎖的發(fā)生必須具備四個(gè)必要條件，這四個(gè)條件相互聯(lián)系、缺一不可。

　　(1)互斥條件：指進(jìn)程對所分配到的資源進(jìn)行排他性使用，即在一段時(shí)間內(nèi)某資源只由一個(gè)進(jìn)程占用。如果此時(shí)還有其他進(jìn)程請求該資源，則請求者只能等待，直至占有該資源的進(jìn)程用完并釋放。

　　(2)請求和保持條件：指進(jìn)程已經(jīng)保持了至少一個(gè)資源，但又提出了新的資源請求，而該資源又已被其他進(jìn)程占有，此時(shí)請求進(jìn)程阻塞，但又對自己已獲得的其他資源保持不放。

　　(3)不剝奪條件：指進(jìn)程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完時(shí)由自己釋放。

　　(4)環(huán)路等待條件：指在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程--資源的環(huán)形鏈，即進(jìn)程集合{P0，P1，P2…Pn}中的P0正在等待一個(gè)P1占用的資源，P1正在等待P2占用的資源，……Pn正在等待已被P0占用的資源。

　　3、判斷系統(tǒng)是否可能進(jìn)入死鎖狀態(tài)

　　從上面的死鎖解決方案來看，無論哪一種方式都不可避免的要增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。而同時(shí)一個(gè)系統(tǒng)是否有可進(jìn)入死鎖狀態(tài)受系統(tǒng)資源數(shù)量，需要使用該資源的進(jìn)程數(shù)量等因素影響。若系統(tǒng)本不可能引起死鎖，而我們采用了死鎖解決方案，是很不合理的。所以，考試中�？嫉竭@樣的題型：給出系統(tǒng)的資源數(shù)，以及需要使用該資源的進(jìn)程數(shù)量等參數(shù)，讓考生判斷系統(tǒng)有無可能產(chǎn)生死鎖。下面我們以例題的方式來說明如何解決這類問題。

　　例題1：

　　系統(tǒng)有3個(gè)進(jìn)程：A、B、C。這3個(gè)進(jìn)程都需要5個(gè)系統(tǒng)資源。如果系統(tǒng)有多少個(gè)資源，則不可能發(fā)生死鎖。

　　解答：

　　在分析這個(gè)問題時(shí)，我們可以取一些簡單的數(shù)據(jù)代入試題進(jìn)行驗(yàn)證、分析，以得到相應(yīng)的規(guī)律。

　　如：

　　(1)當(dāng)系統(tǒng)資源數(shù)量為9時(shí)，若給A與B分別分配了4個(gè)資源，C分配了1個(gè)資源，則系統(tǒng)中的每個(gè)進(jìn)程都存在資源不足的情況，而都不放手自己擁有的資源。不能正常運(yùn)行完畢，發(fā)生死鎖。

　　(2)當(dāng)系統(tǒng)資源數(shù)量為12時(shí)，若給A、B、C各分配4個(gè)資源，則死鎖。

　　(3)當(dāng)系統(tǒng)資源數(shù)量為13時(shí)，無論如何分配，總有至少1個(gè)進(jìn)程能得到5個(gè)資源，得到5個(gè)資源的進(jìn)程可以正常運(yùn)行完畢，而后將自己占用的資源分配給其它進(jìn)程，所以這樣能使所有進(jìn)程運(yùn)行完畢。

　　從上面的嘗試，我們可以總結(jié)出一個(gè)規(guī)律：先給所有進(jìn)程分配他們所需要的資源數(shù)減1個(gè)資源，然后系統(tǒng)如果能再剩余1個(gè)資源，則系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生死鎖。這樣解答本題變得非常容易。

　　(5-1)*3+1=13。

　　例題2：

　　一臺(tái)計(jì)算機(jī)有10臺(tái)磁帶機(jī)被m個(gè)進(jìn)程競爭，每個(gè)進(jìn)程最多需要三臺(tái)磁帶機(jī)，那么m至多為 時(shí)，系統(tǒng)沒有死鎖的危險(xiǎn)。

　　A.3 B.4 C.5 D.6

　　解答

　　首先從m=6開始考察，首先每個(gè)進(jìn)程分配1臺(tái)，剩下的4臺(tái)只能分配給4個(gè)進(jìn)程，還有2個(gè)進(jìn)程沒有分配，如果已經(jīng)分配了2臺(tái)的4個(gè)進(jìn)程需要3臺(tái)的話，則系統(tǒng)就會(huì)死鎖。同樣，如果m=5，也會(huì)發(fā)生這種情況。當(dāng)m=4時(shí)，每個(gè)進(jìn)程可以分得2臺(tái)，還有2個(gè)進(jìn)程可分得3臺(tái)，則可正常運(yùn)行，運(yùn)行完畢后可釋放資源，從而不會(huì)死鎖。在解這道題時(shí)有些學(xué)員提出“如果按照答案m=4，則這4個(gè)進(jìn)程都是需要3臺(tái)磁帶機(jī)的話，共需要12臺(tái)磁帶機(jī)，這樣還不會(huì)死鎖?”。這種想法是錯(cuò)誤的，因?yàn)椴⒉皇峭瑫r(shí)把所有進(jìn)程都分配給足夠的資源才能完成這些進(jìn)程，可以是一個(gè)進(jìn)程先執(zhí)行完，釋放完資源再執(zhí)行另一個(gè)進(jìn)程。

　　例如：4個(gè)進(jìn)程中，每個(gè)進(jìn)程分配2臺(tái)磁帶機(jī)，用去了8臺(tái)。剩下2臺(tái)，仍然可以滿足兩個(gè)進(jìn)程，直到他們完成，釋放他們暫用的磁帶機(jī)。