【Java多线程】银行家算法

目录

银行家算法中的数据结构 

算法过程

安全性算法 

例子


以下内容摘自:汤子瀛的《计算机操作系统》第三版。

最有代表性的避免死锁的算法,是 Dijkstra 的银行家算法。为实现银行家算法,系统中必须设置若干数据结构。 

银行家算法中的数据结构 

(1) 可利用资源向量 Available。这是一个含有 m 个元素的数组,其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目,其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目,其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果 Available[j]=K,则表示系统中现有 R j类资源K 个。 

(2) 最大需求矩阵 Max。这是一个 n×m 的矩阵,它定义了系统中 n 个进程中的每一个进程对 m 类资源的最大需求。如果 Max[i,j]=K,则表示进程 i 需要 Rj类资源的最大数目 为 K。 

(3) 分配矩阵 Allocation。 这也是一个 n×m 的矩阵, 它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果 Allocation[i,j]=K,则表示进程 i 当前已分得 R j类资源的数目为 K。 

(4) 需求矩阵 Need。 这也是一个 n×m 的矩阵, 用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果 Need[i,j]=K,则表示进程 i 还需要 R j类资源 K 个,方能完成其任务。 

上述三个矩阵间存在关系: Need[i, j]=Max[i, j]-Allocation[i, j] 。在初始时Max[i,j] = Need[i,j],随着进程i不断地请求资源j(大部分情况下进程i一次请求一点资源,不是一次性请求完),每次请求完都有Need[i,j] - = 分配的资源数。

算法过程

银行家算法的主要内容就是安全性检查,这也是该算法能避免死锁的关键。

设 Request i是进程 Pi的请求向量,如果 Request i[j]=K,表示进程 P i需要 K 个 R j类型的资源。当 P i发出资源请求后,系统按下述步骤进行检查: 
(1) 如果 Request i[j]≤Need[i,j],便转向步骤(2);否则认为出错,因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大值。 
(2) 如果 Requesti[j]≤Available[j],便转向步骤(3);否则,表示尚无足够资源,Pi须 等待。 
(3) 系统试探着把资源分配给进程 P i,并修改下面数据结构中的数值: 

Available[j]:= Available[j]-Request i[j]; 
       Allocation[i,j]:= Allocation[i,j]+Request i[j]; 
       Need[i,j]:= Need[i,j]-Request i[j]; 

(4) 系统执行安全性算法,检查此次资源分配后系统是否处于安全状态。若安全,才正式将资源分配给进程 Pi,以完成本次分配;否则,将本次的试探分配作废,恢复原来的资源分配状态,让进程 Pi等待。 

安全性算法 

系统所执行的安全性算法可描述如下: 

(1) 设置两个向量: 
① 工作向量 Work, 它表示系统可提供给进程继续运行所需的各类资源数目, 它含有 m个元素,在执行安全算法开始时,Work:=Available。 
② Finish,它表示系统是否有足够的资源分配给进程,使之运行完成。开始时先做Finish[i]:=false;当有足够资源分配给进程时,再令 Finish[i]:=true。 

(2) 从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程:  
① Finish[i]=false; 

② Need[i,j]≤Work[j];若找到,执行步骤(3),否则,执行步骤(4)。 

(3) 当进程 Pi获得资源后,可顺利执行,直至完成,并释放出分配给它的资源,故应 执行: 
          Work[j]:= Work[j]+Allocation[i,j]; 
          Finish[i]:=true; 
          go to step 2; 
(4) 如果所有进程的 Finish[i]=true 都满足,则表示系统处于安全状态;否则,系统处于不安全状态。 

注意:如果找到进程p并为其分配资源,说明可用资源能满足该进程所有的资源需求,于是将剩余资源分配给p,等p运行完后将p的资源全部回收,进行下一波进程查找;若回收p的资源后,可用资源不能满足其它任一请求进程的所有资源需求(Need[i,j]≤Work[j]),则进入死锁(系统处于不安全状态)。

例子

场景见下图文字,下图是一个安全状态的场景。(a)中2(7)表示C1已经借了2个资金单位,还差7个资金单位。

不安全的场景如下:

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章