操作系统知识点（可学习，可复习，可面试）

Posted 2022-04-25 小威要向诸佬学习呀

好几天没有发博客了，这几天都在忙着学习技术栈和操作系统，最近看完了王道考研的操作系统，并且结合着其他资料对操作系统的知识点进行了以下一万多字的整理，方便自己和小伙伴儿们学习，复习，以及准备面试用。制作不易，还请各位大佬多多支持。
如果写的有什么不对或者需要改进的地方，还请大佬不吝赐教，在这里先感谢大佬。

以下正文开始

文章目录

• 操作系统简介
• 操作系统的特征
• • 并发
  • 共享
  • 虚拟
  • 异步
• 处理器的两种状态
• 操作系统的体系结构
• 系统调用
• 什么是进程
• • 进程的定义
  • 进程的组成
  • 进程的特征
  • 进程的状态
• 进程通信
• • 共享存储
  • 管道通信
  • 消息传递
• 线程和进程的关系和区别
• • 引入线程的意义
  • 线程的属性
• 进程调度
• • 进程调度的时机
  • 进程调度的方式
  • 进程调度的算法
  • • 先来先服务算法（FCFS）
    • 短作业优先算法（SJF）
    • 高响应比优先算法（HRRN）
    • 时间片轮转调度算法（RR）
    • 优先级调度算法
    • 多级反馈队列调度算法
• 进程同步和进程互斥
• • 进程互斥的软件实现方法
  • 进程互斥的硬件实现方法
  • 信号量机制
• 死锁
• • 哲学家进餐问题
  • 死锁，饥饿，死循环的区别
  • 死锁产生的必要条件
  • 什么时候会发生死锁
  • 如何预防死锁
  • 什么是安全序列

操作系统简介

操作系统（operating system，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

总结下来就是:

1. 负责管理协调硬件，软件等计算机资源的工作
2. 为上层用户，应用程序提供简单易用的程序
3. 是一种系统软件

操作系统的特征

1. 并发
2. 共享（包括互斥共享和同时共享）
3. 虚拟（空分复用技术和时分复用技术）
4. 异步

并发

概念：是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。（两个或多个事件在同一时间间隔内发生，这些事情宏观上是同时发生的，但微观上是交替发生的）
而并行是指：两个或多个事件在同一时刻同时发生

两者区别

1. 概念不同
   并发：并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生
   并行：并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生。
2. 侧重点不同
   并发侧重于在同一实体上
   并行：并行侧重于在不同实体上
3. 处理不同
   并发：并发在一台处理器上“同时”处理多个任务。
   并行：并行在多台处理器上同时处理多个任务

比如，你今天做了吃饭，学习，如厕这几件事
按照并发来讲：你今天从早上8点学习学到了12点，从12点吃饭吃到了12点半，然后如厕了10分钟。
按照并行来讲：你今天边学习边如厕边吃饭（哈哈哈哈哈哈哈，有味道的例子）

共享

概念：共享就是资源共享，指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。
一. 互斥共享
系统中的某些资源，虽然可以提供给多个进程使用，但是一个时间段内只允许一个进程访问该资源。
二. 同时共享
系统在的某些资源，允许一个时间段内由多个进程“同时”对它们进行访问（这里的同时仍然是宏观上的，在微观上，这些进程可能是交替地访问这些资源，即分时共享）
例子
互斥共享：在你使用QQ视频聊天的同时，你不能使用微信视频聊天，因为同一时间段内摄像头只能分配给一个进程。
同时共享：当你使用QQ发送文件是，也可以使用微信发送文件。宏观上，两边都在同时读取并发送文件，说明两个进程都在访问硬盘资源，并读取数据；但从微观上，两个进程是交替着访问硬盘资源的。
并发和共享的关系
并发性是指系统中同时存在着多个运行的程序
共享性是指系统在的资源可供内存中多个并发执行的进程使用

如果失去了并发性，则系统在一个时间内只能运行一个程序，则共享性失去了存在的意义
如果失去了共享性，则QQ和微信不能同时访问硬盘资源，也就无法同时发送文件，导致无法实现并发

虚拟

概念：虚拟是指把一个物理上的实体变为若干逻辑上的对应物，物理实体是实际存在的，而逻辑对应物是用户感受到的。
例子：一个程序需要放入内存，并给它分配CPU才能执行。如果程序同时运行的内存>电脑内存总量，运用虚拟存储器技术，就可以同时运行

假设一个单核CPU同时运行六个程序，运用虚拟处理器技术，实际上只有一个单核CPU，在用户看来却有6个CPU同时为自己服务。
“时分复用技术”（微观上处理机在各个微小的时间段内交替执行）
如果没有并发性，实际虚拟性也失去了意义

异步

概念：异步是指在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，资源给了其中的一道程序，由于有限无法再给其他的程序，进程的执行不是一贯到底的，而是走走停停，以不可预知的速度向前推进，这就是进程的异步性。
如果失去了并发性，系统只能串行地处理各个进程，每个进程的执行会一贯到底。只有系统拥有并发性，才可能导致异步性。

因此，没有并发和共享，就谈不上虚拟和异步，因此并发和共享是操作系统的两个最基本的特征

处理器的两种状态

CPU的两个工作状态，也就是处理器的两种执行状态。

核心态（又叫管态，系统态）：核心态是操作系统的管理程序运行时的状态，它具有较高的特权级别。当处理器处于核心态时，它可以执行所有的指令，包括各种特权指令，也可以使用所有的资源，并且具有改变处理器状态的能力。
用户态（又叫目态）：用户态是用户程序运行时的状态，它具有较低的特权级别。在这种状态下不能使用特权指令（此时CPU只能执行非特权指令），不能直接使用系统资源，也不能改变CPU的工作状态，并且只能访问这个用户程序自己的存储空间。

用程序状态字寄存器（PSW）中的某标志位来标识当前处理器处于什么状态（如0为用户态，1为核心态）

操作系统的体系结构

操作系统体系结构包括大内核和微内核

大内核 优点：高性能
缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护
操作系统的体系结构 只把最基本的功能保留在内核；
微内核 优点：内核功能少，结构清晰，方便维护
缺点：需要频繁地在核心态和用户态之间切换，性能低

系统调用

概念：应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统统一掌管，因此在用户程序中，凡是与资源有关的操作(如存储分配、I/O操作、文件管理等)，都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性，防止用户进行非法操作。

系统调用相关处理涉及到对系统资源的管理、对进程的控制，这些功能需要执行一些特权指令才能完成，因此系统调用的相关处理需要在核心态下进行

什么是进程

进程的定义

进程的定义
程序段、数据段、PCB三部分组成了进程实体(进程映像)。一般情况下，我们把进程实体就简称为进程，例如，所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB；而撤销进程，实质上是撤销进程实体中的PCB。注意：PCB是进程存在的唯一标志！
延伸

从不同的角度，进程可以有不同的定义，比较传统典型的定义有：
1.进程是程序的一次执行过程。
2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3.进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

进程的组成

进程由PCB，程序段，数据段三部分组成
其中各个部分的作用
1.PCB（进程的管理者，操作系统所需的数据都在PCB中）

其包含：
进程描述信息
进程控制和管理信息
资源分配清单
处理机相关信息

2.程序段
存放要执行的代码
3.数据段
存放程序本身运行所需要的数据

进程的特征

进程和程序是两个截然不同的概念，相比于程序，进程拥有以下特征：

1.动态性 进程是程序的一次执行过程，是动态地产生、变化和消亡的（动态性是进程最基本的特征）
2.并发性 内存中有多个进程实体，各进程可并发执行 进程是资源分配、接受调度的基本单位
3.独立性 进程是能独立运行、独立获得资源、独立接受调度的基本单位
4.异步性 各进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，操作系统要提供“进程同步机制”来解决异步问题
5.结构性 每个进程都会配置一个PCB。结构上看，进程由程序段、数据段、PCB组成

进程的状态

进程是程序的一次执行。在这个执行过程中，有时进程正在被CPU处理，有时又需要等待CPU服务，可见，进程的状态是会有各种变化。为了方便对各个进程的管理，操作系统需要将进程合理地划分为几种状态。

1. 创建态（NEW）： 进程正在被创建，操作系统为进程分配资源、初始化PCB
2. 就绪态（Ready) ：已经具备运行条件，但由于没有空闲CPU，而暂时不能运行（进程已经拥有了除了虚拟机以外所有需要的资源，一旦获得了处理机，就会进入运行态开始运行程序）
3. 运行态（Running）： 占有CPU，并在CPU上运行
4. 阻塞态（Waiting/Blocked，又称：等待态) 因等待某一事件而暂时不能运行
5. 终止态（Terminated，又称：结束态） 进程正在从系统中撤销，操作系统会回收进程拥有的资源、撤销PCB

进程状态之间的转换

进程通信

进程通信就是指进程之间的信息交换。进程是分配系统资源的单位(包括内存地址空间)，为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。
进程通信有三种方式：共享存储，消息传递，管道通信。

共享存储

共享存储就是设置一个共享空间，两个进程要互斥地访问该共享空间。而共享存储有两种，一种是基于数据结构的共享，一种是基于存储区的共享。

基于数据结构的共享：比如共享空间里只能放一个长度为10的数组。这种共享方式速度慢，限制多，是一种低级通信方式。
基于存储区的共享：在内存中画出一块共储区，数据的形式、存放位置都由进程控而不是操作系统。相比之下，这种共享方度更快，是一种高级通信方式。

管道通信

“管道”是指用于连接读写进程的一个共享文件，又名pipe文件。其实就是在内存中开辟一个大小固定的缓冲区。

管道通信需要注意：

1.管道只能采用半双工通信，某一时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信，则需要设置两个管道用
2.各进程要互斥地访问管道。
3.数据以字符流的形式写入管道，当管道写满时，写进程的write()系统调用将被阻塞，等待读进程将数据取走。当读进程将数据全部取走后，管道变空，此时读进程的read()系统调用将被阻塞。
4.如果没写满，就不允许读。如果没读空，就不允许写。
5.数据一旦被读出，就从管道中被抛弃，这就意味着读进程最多只能有一个，否则可能会有读错数据的情况。

消息传递

进程间的数据交换以格式化的消息(Message)为单位。进程通过操作系统提供的“发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换
消息传递包括直接通信方式和间接通信方式两种。
直接通信方式：消息直接挂到接收进程的消息缓冲队列上
间接通信方式：消息要先发送到中间实体(信箱)中，因此也称“信箱通信方式”

线程和进程的关系和区别

首先先说一下什么是线程

线程定义：
线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行
进程是指在系统中正在运行的一个应用程序

有的进程可能需要“同时”做很多事，而传统的进程只能串行地执行一系列程序。为此，引入了“线程”，来增加并发度。
可以把线程理解为“轻量级进程”。线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位。引入线程之后，不仅是进程之间可以并发，进程内的各线程之间也可以并发，从而进一步提升了系统的并发度，使得一个进程内也可以并发处理各种任务(如QQ视频、文字聊天、传文件)。引入线程后，进程只作为除CPU之外的系统资源的分配单元。

关系
关系：线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行；进程要想执行任务，必须得有线程。
区别：1、同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间；2、同一进程内的线程共享本进程的资源，而进程间的资源是独立的。

引入线程的意义

进程切换时，需要切换进程的运行环境，系统开销很大 线程间并发，如果是同一进程内的线程切换，则不需要切换进程环境，系统开销小
所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程

线程的属性

线程是处理机调度的单位
多CPU计算机中，各个线程可占用不同的CPU
每个线程都有一个线程ID、线程控制块(TCB)
线程也有就绪、阻塞、运行三种基本状态
线程几乎不拥有系统资源
同一进程的不同线程间共享进程的资源
由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预同一进程中的线程切换，不会引起进程切换
不同进程中的线程切换，会引起进程切换
切换同进程内的线程，系统开销很小
切换进程，系统开销较大

进程调度

进程调度的时机

当前运行的进程主动放弃处理机

1. 进程正常终止
2. 运行过程中发生异常而终止
3. 进程主动请求阻塞

当前运行的进程被动放弃处理机
4. 分给进程的时间片用完
5. 有更紧急的事情要处理（例如等待I/O中断）
6. 有更高优先级的进程进入就绪队列

进程调度的方式

非剥夺调度方式，又称非抢占方式。即，只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即便有更紧迫的任务到达，当前进程依然会继续使用处理机，直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。
剥夺调度方式，又称抢占方式。当一个进程正在处理机上执行时，如果有一个更重要或更紧迫的进程需要使用处理机，则立即暂停正在执行的进程，将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。

进程的调度和切换是有代价的，并不是调度越频繁，并发度越高

进程调度的算法

先来先服务算法（FCFS）

先来先服务算法（First Come First Serve）顾名思义，此算法就体现了“先来后到”的思想，主要从“公平”的角度考虑，按照作业/进程到达的先后顺序进行服务
优点：公平，算法实现简单
缺点：排在长进程（作业）后面的短进程（作业）需要等待很长的时间，对短进程不友好，对长进程友好。
例如疫情期间，某超市一次只允许一个人进入超市，而排在你前面的那个人买了很多东西，长时间不出来，而你只想买一个东西，因此对于你来说是很不方便的
进程长期得不到服务不会导致饥饿（饥饿是指进程长时间得不到服务）

短作业优先算法（SJF）

短作业/进程优先算法（Short Job First），就是每次调度时选择已经到达并且估计服务时间最短的一个或多个作业/进程。
可以是非抢占式的算法，也可以是抢占式的算法
优点：平均等待时间，平均周转时间最短
缺点：不公平，对短作业/进程有利，对长作业不利。
会产生饥饿现象，如果有源源不断的短作业/进程到达，可能会使长作业长时间得不到服务，产生饥饿现象，如果一直得不到，就称长作业“饿死”。

高响应比优先算法（HRRN）

高响应比，就是综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间，在每次调度前，先计算各个作业的响应比，选择响应比最高的作业先服务
响应比=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间
高响应比优先算法是非抢占式的算法，因此只有当当前运行的作业主动放弃处理机时，才需要调度。
优缺点：综合考虑了等待时间和运行时间(要求服务时间)等待时间相同时，要求服务时间短的优先(SJF的优点)要求服务时间相同时，等待时间长的优先(FCFS的优点)对于长作业来说，随着等待时间越来越久，其响应比也会越来越大，从而避免了长作业饥饿的问题
并且该算法不会导致饥饿现象。

时间片轮转调度算法（RR）

按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完，则剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。
若进程未能在时间片内运行完，将被强行剥夺处理机使用权，因此时间片轮转调度算法属于抢占式的算法。由时钟装置发出时钟中断来通知CPU时间片已到
思想：公平地、轮流地为各个进程服务，让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应
优点：公平；响应快，适用于分时操作系统；
缺点：由于高频率的进程切换，因此有一定开销；不区分任务的紧急程度。
不会导致饥饿现象。

优先级调度算法

调度时选择优先级最高的作业/进程
思想：根据任务的紧急程度来决定处理次序
抢占式、非抢占式都有。做题时的区别在于：非抢占式只需在进程主动放弃处理机时进行调度即可，而抢占式还需在就绪队列变化时，检查是否会发生抢占。
优点：用优先级区分紧急程度、重要程度，适用于实时操作系统。可灵活地调整对各种作业/进程的偏好程度。
缺点：若源源不断地有高优先级进程到来，则可能导致饥饿
会导致饥饿

多级反馈队列调度算法

对其它调度算法的折中权衡
1.设置多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大
2.新进程到达时先进入第1级队列，按FCFS原则排队等待被分配时间片，若用完时间片进程还未结束，则进程进入下一级队列队尾。如果此时已经是在最下级的队列，则重新放回该队列队尾
3. 只有第k级队列为空时，才会为k+1级队头的进程分配时间片度 用于进程调度
抢占式的算法
对各类型进程相对公平(FCFS的优点)；每个新到达的进程都可以很快就得到响应(RR的优点)；短进程只用较少的时间就可完成(SPF的优点)；不必实现估计进程的运行时间(避免用户作假)；可灵活地调整对各类进程的偏好程度，比如CPU密集型进程、I/O密集型进程(拓展：可以将因I/O而阻塞的进程重新放回原队列，这样1/O型进程就可以保持较高优先级)
会导致饥饿现象

进程同步和进程互斥

我们把一个时间段内只允许一个进程使用的资源称为临界资源。许多物理设备(比如摄像头、打印机)都属于临界资源。此外还有许多变量、数据、内存缓冲区等都属于临界资源。
进程同步
进程同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。为进程之间的直接制约关系。在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。
进程互斥
对临界资源的访问，必须互斥地进行。互斥，亦称间接制约关系。进程互斥指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待。当前访问临界资源的进程访问结束，释放该资源之后，另一个进程才能去访问临界资源。

进程互斥的四个部分

do
entry section; //进入区 检查是否可以进入临界区，若能进入，需要“上锁”
critical section; //临界区 访问临界资源的代码
exit section; //退出区 “解锁”
remainder section //剩余区 其余代码部分
while(true)

进程互斥需要的原则
为了实现对临界资源的互斥访问，同时保证系统整体性能，需要遵循以下原则：
1.空闲让进。临界区空闲时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区；
2.忙则等待。当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待；
3. 有限等待。对请求访问的进程，应保证能在有限时间内进入临界区(保证不会饥饿)；
4.让权等待。当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，防止进程忙等待。

进程互斥的软件实现方法

1. 单标志法 ：两个进程在访问完临界区后会把使用临界区的权限转交给另一个进程。也就是说每个进程进入临界区的权限只能被另一个进程赋予。
   该算法可以实现“同一时刻最多允许一个进程访问临界区”，如果一个进程一直不访问临界区，那么虽然临界区空闲，但是另一个进程无法访问临界区。
   缺点：违背了“空闲让进原则”
2. （1） 双标志先检查法
   双标志先检查法
   设置一个布尔型的数组，数组中的每个元素用来标记各个进程是否想进入临界区。
   可能会出现两个进程同时想访问临界区的现象
   缺点：违背了“忙则等待”原则
   （2）双标志后检查法
   后检查法是对先检查法的改进，如果一个进程想要访问临界区，就会先“上锁”，然后再“检查”，避免两个进程同时访问临界区的现象。
   此算法可能会导致两个进程都无法进入临界区的现象。
   缺点：虽然解决了“忙则等待问题”，但是违背了“空闲让进”和“有限等待”原则，如果各个进程长期无法访问资源，可能会导致“饿死”现象。
3. Peterson算法
   双标志后检查法中，两个进程都想访问临界区，可能导致都无法访问资源的情况，而Peterson算法可以解决这个问题，如果双方都想进入临界区，那么一个进程就可以主动让对方先进入临界区。
   优缺点：Peterson算法遵循空闲忙进，忙则等待，有限等待三个原则，但依然没有遵循让权等待的原则。
   

进程互斥的硬件实现方法

1. 中断屏蔽方法
   利用“开中断关中断指令”实现
   即某进程开始访问临界区到结束访问临界区为止都不允许被中断，也就不能发生进程切换，避免了两个进程同时访问临界区的情况
   优点：简单、高效
   缺点：不适用于多处理机；只适用于操作系统内核进程，不适用于用户进程(因为开/关中断指令只能运行在内核态，这组指令如果能让用户随意使用会很危险)

2. TestAndSet指令
   简称TS指令，也有地方称为TestAndSetLock指令，或TSL指令。
   TSL指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。
   相比软件实现方法，TSL指令把“上锁”和“检查”操作用硬件的方式变成了一气响成的原于操作。
   优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境
   缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。

3. Swap指令
   有的地方也叫Exchange指令，或简称XCHG指令。Swap指令是用硬件实现的，执行的过程不允许被中断，只能一气呵成。
   逻辑上来看Swap和TSL并无太大区别，都是先记录下此时临界区是否已经被上锁(记录在old变量上)，再将上锁标记lock设置为true，最后检查old，如果old为false则说明之前没有别的进程对临界区上锁，则可跳出循环，进入临界区。
   优点：实现简单，无需像软件实现方法那样严格检查是否会有逻辑漏洞；适用于多处理机环境
   缺点：不满足“让权等待”原则，暂时无法进入临界区的进程会占用CPU并循环执行TSL指令，从而导致“忙等”。

信号量机制

信号量就是一个变量，可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量。
wait（S）=P，原语和signal（S）=V，这是是我们自己写的函数，通常称这两个原语为P，V操作，括号里的信号量S就是函数调用时传入的参数。
使用PV操作需要把P（S），V（S）的位置放正确，并且PV操作必须成对出现。

死锁

哲学家进餐问题

哲学家就餐问题可以这样表述，假设有五位哲学家围坐在一张圆形餐桌旁，做以下两件事情之一：吃饭，或者思考。吃东西的时候，他们就停止思考，思考的时候也停止吃东西。而每个哲学家的左右两边仅有一根筷子，吃饭时，必须同时获得左右两只筷⼦才能吃饭（先获得左边，再获得右边）。
若五位哲学家同时饥饿⽽各⾃拿起了左边的筷⼦，这使五个信号量 chopstick 均为 0，当他们试图去拿起右边的筷⼦时，都将因⽆筷⼦⽽⽆限期地等待下去，即可能会引起死锁。

死锁，饥饿，死循环的区别

死锁、饥饿、死循环的区别
死锁：各进程互相等待对方手里的资源，导致各进程都阻塞，无法向前推进的现象。
饥饿：由于长期得不到想要的资源，某进程无法向前推进的现象。比如：在短进程优先(SPF)算法中，若有源源不断的短进程到来，则长进程将一直得不到处理机，从而发生长进程“饥饿”，甚至会导致长进程“饿死”。
死循环：某进程执行过程中一直跳不出某个循环的现象。有时是因为程序逻辑bug导致的，有时是程序员故意设计的。
共同点：都是进程无法顺利向前推进的现象(故意设计的死循环除外)

死锁产生的必要条件

产生死锁必须同时满足一下四个条件，只要其中任一条件不成立，死锁就不会发生。
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(如哲学家的筷子、打印机设备)。像内存、扬声器这样可以同时让多个进程使用的资源是不会导致死锁的(因为进程不用阻塞等待这种资源)。
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。
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，而该资源又被其他有，此时请 求进程被阻塞，但又对自己已有的资源保持不放。
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。
注意！发生死锁时一定有循环等待，但是发生循环等待时未必死锁（循环等待是死锁的必要不充分条件）
如果同类资源数大于1，则即使有循环等待，也未必发生死锁。但如果系统中每类资源都只有
一个，那循环等待就是死锁的充分必要条件了。

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(如打印机)的竞争可能引起死锁，对可剥夺的资源(CPU)的竞争是不会引起死锁的。
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。例如，并发执行的进程P1、
P2分别申请并占有了资源R1、R2，之后进程P1又紧接着申请资源R2，而进程P2又申请资源R1，两者会因为申请的资源被对方占有而阻塞，从而发生死锁。
3. 信号量的使用不当也会造成死锁。如生产者-消费者问题中，如果实现互斥的P操作在实现同步的
P操作之前，就有可能导致死锁。(可以把互斥信号量、同步信号量也看做是一种抽象的系统资
源)
总之，对不可剥夺资源的不合理分配，可能导致死锁。

如何预防死锁

1. 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
   将临界资源改造为可共享使用的资源(如SPOOLing技术)
   缺点：可行性不高，很多时候无法破坏互斥条件
2. 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，不能被其他进程强行夺走，只能主动释放
   方案一，申请的资源得不到满足时，立即释放拥有的所有资源破坏不剥夺条件
   方案二，申请的资源被其他进程占用时，由操作系统协助剥夺(考虑优先级）
   缺点：实现复杂；剥夺资源可能导致部分工作失效；反复申请和释放导致系统开销大；可能导致饥饿
3. 破坏请求和保持条件
   运行前分配好所有需要的资源，之后一直保持
   缺点：资源利用率低；可能导致饥饿
4. 破坏循环等待条件
   给资源编号，必须按编号从小到大的顺序申请资源
   缺点：不方便增加新设备；会导致资源浪费；用户编程麻烦

什么是安全序列

所谓安全序列，就是指如果系统按照这种序列分配资源，则每个进程都能顺利完成。只要能找出一个安全序列，系统就是安全状态。当然，安全序列可能有多个。
如果分配了资源之后，系统中找不出任何一个安全序列，系统就进入了不安全状态。这就意味着之后可能所有进程都无法顺利的执行下去。当然，如果有进程提前归还了一些资源，那系统也有可能重新回到安全状态，不过我们在分配资源之前总是要考虑到最坏的情况。
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如果系统处于安全状态，就一定不会发生死锁。如果系统进入不安全状态，就可能发生死锁(处于不安全状态未必就是发生了死锁，但发生死锁时一定是在不安全状态)

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文章到这里就先结束了，有些没有涉及到的知识还会在后续的文章中补充。
以上文章中如果有什么不对的，不合理的地方或者需要改进的地方，还请大佬留言指正。
制作不易，还望各位大佬多多支持哟~~~