计算机系统（22）----- 管程、死锁

一、管程

1.1 定义

管程是一种特殊的软件模块；

1.2 组成

1. 局部于管程的共享数据结构的说明；
2. 对该数据结构进行操作的一组过程（相当于函数）；
3. 对局部于管程的共享数据设置初始值的语句；
4. 管程有一个名字；

1.3 基本特征

1. 局部于管程的数据只能被局部于管程的过程所访问；
2. 一个进程只有通过调用管程内的过程才能进入管程访问共享数据；
3. 每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程；

1.4 实现进程互斥和同步

1. 需要在管程中定义共享数据；
2. 需要在管程中定义用于访问这些共享数据的 " 入口 " ---- 其实就是一些函数；
3. 只有通过这些特定的 " 入口 " 才能访问共享数据；
4. 管程中有很多 " 入口 " ，但是每次只能开放其中一个 " 入口 " ，并且只能让一个进程或线程进入；
5. 可在管程中设置条件变量及等待 / 唤醒操作以解决同步问题；

二、死锁

2.1 定义

各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都堵塞，无法向前推进的现象；

2.2 死锁和饥饿、死循环的区别

死锁：

• 一定是 " 循环等待其他进程手里的资源 " 导致的；
• 如果有死锁现象，那至少有两个进程同时发生死锁；
• 死锁一定处于阻塞态；

饥饿：

• 由于长期得不到资源，某进程无法向前推进；
• 可能只有一个进程发生饥饿；
• 发生饥饿的进程可能是阻塞态也可能是就绪态，即得不到需要的 I / O 设备或长期得不到处理机；

死循环：

• 某个进程执行过程中一直跳不出某一个循环的现象；
• 可能只有一个程序发生死循环；
• 可能是程序 bug 导致，可能是程序员故意设计；

2.3 产生死锁的必要条件

• 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；

• 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取走，只能主动释放；

• 请求和保持条件：

进程至少保持了至少一个资源，并又提出了新的资源请求，而所需的资源又被其他进程所占有，这个时候请求进程被堵塞，但是又对已有资源保持不放；

• 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；

注：发生死锁时一定有循环等待，但是循环等待时不一定是死锁；

2.4 什么时候会发生死锁

1. 对系统资源的竞争：各进程对不可剥夺的资源的竞争可能引起死锁；
2. 进程推进顺序非法：请求和释放资源的顺序不当也同样会导致死锁；
3. 信号量使用不当也会造成死锁；

总结：

对不可剥夺的资源的不合理分配，可能导致死锁；