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操作系统如何避免死锁？

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避免死锁是操作系统设计中的重要问题，具体措施包括以下几个方面：

1.资源分配策略。当请求资源时，系统应该使用一些规则来确定分配资源的顺序。其中最基础的规则是禁止抢占资源，即当一个进程持有某些资源时，其他进程无法强制将这些资源从该进程手中夺走，而必须等待该进程释放这些资源。这可以避免多个进程之间产生竞争消耗资源的情况。此外，系统还可以采用银行家算法（Banker’s Algorithm）等策略来避免进程之间发生死锁。

2.资源可重用性设计。当某个进程释放所有资源时，这些资源应该立即可供其他进程使用。操作系统可以维护一张资源持有者的表，记录哪个进程当前持有哪个资源。如果一个进程请求某个资源时，该资源已经被其他进程持有，系统可以在资源持有者表中查询该资源是否可以分配给当前进程。如果分配该资源将导致死锁，则不分配，否则分配。

以下是两个代码示例：

  1. 使用互斥锁避免竞争导致的死锁
#include <pthread.h>

// 互斥锁
pthread_mutex_t mutex;

void thread_func(void) {
    // 加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    // 关键区域

    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
  1. 使用条件变量（condition variable）避免等待超时导致的死锁
#include <pthread.h>

// 条件变量和互斥锁
pthread_cond_t cond;
pthread_mutex_t mutex;

void thread_func(void) {
    // 加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    // 等待条件变量变为真
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

    // 关键区域

    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

void signal_func(void) {
    // 发送信号
    pthread_cond_signal(&cond);
}

在使用互斥锁或条件变量时，需要特别注意使用方法，尤其是加锁和解锁的时机和顺序。如果使用不当会导致死锁问题。

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