一、安全序列
所謂安全序列，就是指如果系統按照這種序列分配資源，則每個進程都能順利完成。只要能找到出一個安全序列，系統就是安全狀態。當然，安全序列可能有多個。
如果分配了資源之後，系統中找不到任何一個安全序列，系統就進入不安全狀態。這就意味着之後可能所有進程都無法順利的執行下去。當然，如果有進程提前歸還了一些資源，那系統也有可能重新回到安全狀態，不過在分配資源之前總是要考慮到最壞的情況。
如果系統處於安全狀態，就一定不會發生死鎖。如果系統進入了不安全狀態，就可能發生死鎖（處於不安全狀態未必就是發生了了死鎖，但發生了死鎖時一定是在不安全狀態）
判斷是否處於安全序列？舉例1：安全序列
依次檢查剩餘可用資源（3，3，2）是否能滿足各進程的需求
可滿足p1需求，將p1加入安全序列，並更新可用資源值爲（5,3,2）
依次檢查剩餘可用資源（5，3，2）是否能滿足剩餘進程（不包括已加入安全序列的進程）的需求
可滿足p3需求，將p3加入安全序列，並更新可用資源值爲（7,4,3）
依次檢查剩餘可用資源（7,4,3）是否能滿足剩餘進程（不包括已加入安全序列的進程）的需求
……
此次類推，共五次循環檢查即可將5個進程都加入安全序列，最終可得一個安全序列。算法稱爲安全性算法。可以很方便地用代碼實現以上流程，每一輪檢查都從編號較小的進程開始檢查。
在實際做題時，手算會更快速，經對比發現，（3，3，2）可以滿足p1，p3，說明無論如何，這兩個進程的資源需求一定是可以滿足的，因此，p1，p3一定可以順序執行完，並歸還資源。可把p1，p3先加入安全序列。
（2，0，0）+（2，1，1）+（3，3，2）=（7，4，3）
剩下的p0，p2，p4都可被滿足，同理，這些進程都可以加入安全序列。
於是，5個進程全部加入安全序列，說明此時系統處於安全狀態，暫不可能發生死鎖
判斷是否處於安全序列？舉例2：不安全序列
經對比發現，（3，3，2）可以滿足p1，p3，說明無論如何，這兩個進程的資源需求一定是可以滿足的，因此，p1，p3一定可以順序執行完，並歸還資源。可把p1，p3先加入安全序列。
（2，0，0）+（2，1，1）+（3，3，2）=（7，4，3）
剩下的p0需要（8，4，2），p2需要（6，5，0），p4需要（4，3，4）
任何一個進程都不能被安全滿足
於是，無法找到任何一個安全序列，說明此時系統處於不安全狀態，有可能發生死鎖。
二、銀行家算法
用於避免死鎖。
2.1 核心思想：
在進程提出資源申請時，先預判此次分配是否會導致系統進入不安全狀態。如果會進入不安全狀態，就暫時不答應這次請求，讓該進程先阻塞等待。
2.2 算法詳述
假設系統中有n個進程，m種資源
每個進程在運行前先聲明對各種資源的最大需求數，則可用一個n*m的矩陣（可用二維數組實現）表示所有進程對各種資源的最大需求數，稱爲最大需求矩陣Max，Max[i,j]=k表示進程Pi最多需要K個資源Rj。
同理，系統可用用一個n*m的分配矩陣Allocation表示所有進程的資源分配情況。
Max-Allocation=Need矩陣，表示各進程最多還需要多少各類資源。
另外，用一個長度爲m的一維數組Avaliable表示當前系統中還有多少可用資源。
某進程Pi向系統申請資源，可用一個長度爲m的一維數組Request i 表示本次申請的各種資源量。
可用銀行家算法預判本次分配是否會導致進入不安全狀態：
（1）如果Request[ j ]<=Need[i，j]（i<=j<=m）便轉向（2）；否則認爲出錯。
（2）如果Request[ j ]<=Available[ j ]（i<=j<=m）便轉向（3）；否則表示尚無足夠資源，Pi必須等待。
（3）系統試探着把資源分配給進程Pi，並修改相應的數據（並非真的分配，修改數值只是爲了預判）；
Available=Available-Request;
Allocation[ i，j]=Allocation[ i，j]+Request[ j ] ;
Need[i，j]=Need[i，j]-Request[ j ] ;
（4）操作系統執行安全性算法，檢查此次資源分配後，系統是否處於安全狀態。若安全，才正式分配；否則，回覆相應數據，讓進程阻塞等待。
三、總結
數據結構：
長度爲m的一維數組Available表示還有多少可用資源
n*m 矩陣Max 表示各進程對資源的最大需求數
n*m 矩陣Allocation表述已經給各進程分配了多少資源
Max-Allocation=Need 矩陣表示各進程此次申請的各種資源數
銀行家算法步驟：
（1）檢查此次申請是否超過了之前申明的最大需求數
（2）檢查此時系統剩餘的可用資源是否還能滿足這次請求
（3）試探着分配，更改數據結構
（4）用安全性算法檢查此次分配是否會導致系統進入不安全狀態
安全性算法步驟：
檢查當前的剩餘可用資源是否能滿足某個進程的嘴閥需求，如果可用，就把該進程加入安全序列，
並把該進程持有的資源全部回收。
不斷重複上述過程，看最終是否能讓所有進程都加入安全序列
系統處於不安全狀態未必死鎖，但死鎖時一定處於不安全狀態。
系統處於安全狀態一定不會死鎖。
五、代碼：
#include <iostream>
using namespace std;
#define MAXPROCESS 50 /*最大進程數*/
#define MAXRESOURCE 100 /*最大資源數*/
int AVAILABLE[MAXRESOURCE]; /*可用資源數組*/
int MAX[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*最大需求矩陣*/
int ALLOCATION[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*分配矩陣*/
int NEED[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*需求矩陣*/
int REQUEST[MAXPROCESS][MAXRESOURCE]; /*進程需要資源數*/
bool FINISH[MAXPROCESS]; /*系統是否有足夠的資源分配*/
int p[MAXPROCESS]; /*記錄序列*/
int m,n; /*m個進程,n個資源*/
void Init();
bool Safe();
void Bank();
void showdata(int,int);
int main()
{
Init();
Safe();
Bank();
}
void Init() /*初始化算法*/
{
int i,j;
cout<<"請輸入進程的數目:";
cin>>m;
cout<<"請輸入資源的種類:";
cin>>n;
cout<<"請輸入每個進程最多所需的各資源數,按照"<<m<<"x"<<n<<"矩陣輸入"<<endl;
for(i=0;i<m;i++)
for(j=0;j<n;j++)
cin>>MAX[i][j];
cout<<"請輸入每個進程已分配的各資源數,也按照"<<m<<"x"<<n<<"矩陣輸入"<<endl;
for(i=0;i<m;i++)
{
for(j=0;j<n;j++)
{
cin>>ALLOCATION[i][j];
NEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];
if(NEED[i][j]<0)
{
cout<<"您輸入的第"<<i+1<<"個進程所擁有的第"<<j+1<<"個資源數 錯誤,請重新輸入:"<<endl;
j--;
continue;
}
}
}
cout<<"請輸入各個資源現有的數目:"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
cin>>AVAILABLE[i];
}
}
void Bank() /*銀行家算法*/
{
int i,cusneed,flag = 0;
char again;
while(1)
{
showdata(n,m);////////////////////////////////////////////////////////////////////
cout<<endl;
input:
cout<<"請輸入要申請資源的進程號(注:第1個進程號爲0,依次類推)"<<endl;
cin>>cusneed;
if (cusneed > m)
{
cout<<"沒有該進程，請重新輸入"<<endl;
goto input;
}
cout<<"請輸入進程所請求的各資源的數量"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
cin>>REQUEST[cusneed][i];
}
for(i=0;i<n;i++)
{
if(REQUEST[cusneed][i]>NEED[cusneed][i])//如果用戶選擇的線程的第i個資源請求數＞該線程該資源所需的數量
{
cout<<"您輸入的請求數超過進程的需求量!請重新輸入!"<<endl;
goto input;
}
if(REQUEST[cusneed][i]>AVAILABLE[i])//如果用戶選擇的線程的第i個資源請求數＞系統現有的第i個資源的數量
{
cout<<"您輸入的請求數超過系統有的資源數!請重新輸入!"<<endl;
goto input;
}
}
for(i=0;i<n;i++)//如果請求合理，那麼下面
{
AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];//系統可用資源減去申請了的
ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];//線程被分配的資源加上已申請了的
NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];//線程還需要的資源減去已申請得到的
}
if(Safe())//AVAILABLE ALLOCATION NEED變動之後，是否會導致不安全
{
cout<<"同意分配請求!"<<endl;
}
else
{
cout<<"您的請求被拒絕!"<<endl;
for(i=0;i<n;i++)
{
AVAILABLE[i]+=REQUEST[cusneed][i];
ALLOCATION[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];
NEED[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];
}
}
for (i=0;i<n;i++)
{
if (NEED[cusneed][i] <= 0)
{
flag++;
}
}
if (flag == n)//如果該進程各資源都已滿足條件，則釋放資源
{
for (i=0;i<n;i++)
{
AVAILABLE[i] += ALLOCATION[cusneed][i];
ALLOCATION[cusneed][i] = 0;
NEED[cusneed][i] = 0;
}
cout<<"線程"<<cusneed<<" 佔有的資源被釋放！"<<endl;
flag = 0;
}
for(i=0;i<m;i++)//分配好了以後將進程的標識FINISH改成false
{
FINISH[i]=false;
}
cout<<"您還想再次請求分配嗎?是請按y/Y,否請按其它鍵"<<endl;
cin>>again;
if(again=='y'||again=='Y')
{
continue;
}
break;
}
}
bool Safe() /*安全性算法*/
{
int i, j, k, l =0;
int Work[MAXRESOURCE]; /*工作數組*/
for (i = 0; i <n; i++)
Work[i] = AVAILABLE[i];
for (i = 0; i < m; i++)
{
FINISH[i] = false;//FINISH記錄每個進程是否安全
}
while (l<m)//正常的話，共執行m次
{
int init_index = l;
for (i = 0; i< m; i++)
{
if (FINISH[i] == true)
{
continue;
}
for (j = 0; j < n; j++)
{
if (NEED[i][j] > Work[j])
{
break;
}
}
if (j == n)
{
FINISH[i] = true;
for (k = 0; k <n; k++)
{
Work[k] += ALLOCATION[i][k];
}
p[l++] = i;//記錄進程號
}
else//如果超過繼續循環下一個進程
{
continue;
}
}
if (l==init_index)
{
cout <<"系統是不安全的" << endl;
return false;
}
}//for循環
cout<< "系統是安全的"<<endl;
cout<< "安全序列:" <<endl;
for (i = 0; i< l; i++)//改了146行的i值，顯示資源分配給進程的順序
{
cout << p[i];
if (i != l - 1)
{
cout<<"-->";
}
}
cout<<""<<endl;
return true;
}
void showdata(int n,int m) //顯示
{
int i,j;
cout<<endl;
cout<<"-------------------------------------------------------------"<<endl;
cout<<"系統可用的資源數爲: ";
for (j=0;j<n;j++)
cout<<" "<<AVAILABLE[j];
cout<<endl;
cout<<"各進程還需要的資源量:"<<endl;
for (i=0;i<m;i++)
{
cout<<" 進程"<<i<<":";
for (j=0;j<n;j++)
cout<<" "<<NEED[i][j];
cout<<endl;
}
cout<<endl;
cout<<"各進程已經得到的資源量: "<<endl<<endl;
for (i=0;i<m;i++)
{
cout<<" 進程"<<i<<":";
for (j=0;j<n;j++)
cout<<" "<<ALLOCATION[i][j];
cout<<endl;
}
cout<<endl;
}
參考博文：https://blog.csdn.net/wyf2017/article/details/80068608
https://blog.csdn.net/yaopeng_2005/article/details/6935235#commentsedit