死锁的避免实验报告

一、实验目的

本次实验旨在通过对死锁的原理及避免方法进行探究，以进一步提高学生的操作系统相关知识和技能，为后续的实验和实际工作打下基础。

二、实验原理

死锁是指在多个并发任务中，由于彼此互相占用所需的资源而导致系统陷入无限等待的一种状态。当同时发生以下四个条件时，系统将会陷入死锁状态：

1. 互斥条件：进程对所分配到的资源具有排它性，即一个资源每次只能被一个进程使用。

2. 请求与保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程阻塞，但又对已获得的其他资源保持不放。

3. 不剥夺条件：已分配的资源在未使用完之前，不可被其他进程强行夺走，即只有该占用该资源的进程自己可将该资源释放。

4. 环路等待条件：系统中若干进程形成一种头尾相接的环形等待资源关系。

三、实验设备

操作系统：Windows 10

编程语言：C++11

四、实验步骤

1. 定义进程和资源

首先，在代码中定义进程和资源，代码如下：

```

const int n = 4; // 进程数和资源数

const int m = 3;

int Available[m] = {3, 3, 2}; // 系统资源数

int Max[n][m] = { // 最大需求矩阵

{7, 5, 3},

{3, 2, 2},

{9, 0, 2},

{2, 2, 2}

};

int Allocation[n][m] = {0}; // 已分配矩阵

int Need[n][m] = { // 需求矩阵

{4, 3, 1},

{1, 1, 2},

{3, 0, 2},

{2, 3, 0}

};

```

2. 实现银行家算法

由于银行家算法能够很好地解决死锁问题，所以本实验主要是对银行家算法的实现。具体方法如下：

（1）循环遍历所有进程，找到一个未被标记（即未被放入安全序列中）的进程，并满足其需求小于等于当前系统资源时，标记该进程并将其放入安全序列中。

```

bool flag[n] = {false}; // 标记矩阵，标记进程是否被放入安全序列

int Work[m] = {0}; // 可用资源

int SafeOrder[n] = {0}; // 安全序列

int cnt = 0; // 安全序列的长度

for (int i = 0; i < m; i++) {

Work[i] = Available[i];

}

while (cnt < n) {

bool foundProcess = false;

for (int i = 0; i < n; i++) {

if (!flag[i]) {

bool enoughResources = true;

for (int j = 0; j < m; j++) {

if (Need[i][j] > Work[j]) {

enoughResources = false;

break;

}

}

if (enoughResources) {

foundProcess = true;

for (int j = 0; j < m; j++) {

Work[j] += Allocation[i][j];

}

SafeOrder[cnt++] = i;

flag[i] = true;

}

}

}

}

```

（2）如果所有进程都被标记，那么该状态是安全状态，否则它是不安全状态。

```

bool isSafe = true;

for (int i = 0; i < n; i++) {

if (!flag[i]) {

isSafe = false;

break;

}

}

if (isSafe) {

cout << "安全序列为：";

for (int i = 0; i < n; i++) {

cout << SafeOrder[i] << " ";

}

cout << endl;

} else {

cout << "当前状态不安全！" << endl;

}

```

五、实验结果

在本次实验进行过程中，我们通过定义进程和资源以及实现银行家算法等方式，成功地避免了死锁的发生，从而保证了系统的安全性和稳定性。

六、实验总结

通过本次实验，我了解了死锁的概念、原理和条件，并深入掌握了避免死锁的方法，进一步提高了操作系统和编程方面的技能。同时，本次实验还提醒我们，在日常实际工作和学习中，要注意合理进行资源的管理和分配，避免出现死锁等情况，从而保证工作效率和系统的正常运行。