1、什么是死锁？死锁产生的条件是什么？假设系统中有下述3种解决死锁的方法：银行家算法、监测死锁和资源预分配，简述上述哪种方法允许最大的并发性？请按并发性从大到小对上述3种方法进行排序。

死锁是指在多进程或多线程的系统中，各个进程或线程因争夺资源而陷入一种互相等待的状态，导致系统无法继续运行的现象。

死锁产生的条件包括：互斥、请求和保持、不剥夺、循环等待。

银行家算法是一种避免死锁的算法，它通过预测系统的资源需求情况，避免进程之间的死锁状态。监测死锁是一种检测死锁的方法，当系统检测到死锁状态时，会采取一定的措施进行解除。资源预分配是指在系统运行之前就预先将资源分配好，避免进程之间的资源争夺。

从并发性大到小的顺序来排列，应该是：资源预分配、银行家算法、监测死锁。因为资源预分配在系统运行之前就已经将资源分配好，避免了进程之间的资源争夺，所以允许的并发性最大；银行家算法通过预测系统的资源需求情况，避免进程之间的死锁状态，允许的并发性次之；监测死锁是一种检测死锁的方法，当系统检测到死锁状态时，会采取一定的措施进行解除，所以允许的并发性最小。

相关问题

在银行家算法的例子中，若出现下述资源分配情况如下表所示。

| 进程 | 最大需求 | 已分配资源 | 剩余资源 |
|------|----------|------------|----------|
| P1 | 8 | 3 | 2 |
| P2 | 5 | 1 | 1 |
| P3 | 3 | 1 | 3 |

假设当前系统中有3个进程P1、P2、P3，它们的最大资源需求量分别为8、5、3，已分配资源量分别为3、1、1，剩余资源量分别为2、1、3。现在有一个新进程P4请求资源，它的最大资源需求量为6。判断系统是否能够分配资源给P4。

首先，需要计算出当前系统中的可用资源量，即各类资源的剩余量之和，这里为2+1+3=6。然后，判断P4的资源需求是否小于或等于可用资源量。由于P4最大需求为6，小于等于可用资源量6，因此系统可以分配资源给P4。

但是，为了避免死锁的发生，需要进行安全性检查。先将P4加入到系统中，并假设分配给P4的资源量为2、1、2（不可以超过剩余资源量）。然后，按照银行家算法的步骤进行安全性检查，即计算出每个进程的需求和可用资源量之和，判断是否存在一个安全序列。如果存在，说明系统可以分配资源给P4而不会导致死锁的发生；如果不存在，则说明系统不能分配资源给P4。

假设P4的资源需求量为4、2、1，那么每个进程的需求和可用资源量之和如下表所示。

| 进程 | 最大需求 | 已分配资源 | 剩余资源 | 需求和可用量 |
|------|----------|------------|----------|--------------|
| P1 | 8 | 3 | 2 | 5 |
| P2 | 5 | 1 | 1 | 5 |
| P3 | 3 | 1 | 3 | 6 |
| P4 | 6 | 2 | 2 | 8 |

按照银行家算法的步骤进行安全性检查，可以得到如下安全序列：P2、P1、P3、P4。因此，系统可以分配资源给P4而不会导致死锁的发生。

银行家算法的实验步骤

银行家算法是一种避免死锁的算法，其实验步骤如下：

1. 初始化：定义进程数n和资源数m，以及每个进程的最大需求矩阵Max[n][m]、已分配矩阵Allocation[n][m]和可用资源向量Available[m]。

2. 计算出每个进程的需求矩阵Need[n][m]，其中Need[i][j] = Max[i][j] - Allocation[i][j]。

3. 执行安全性检查：从进程集合中找到一个能满足下述条件的进程：Finish[i]=false 且 Need<or=Work。如果找到，执行步骤（4）；否则，执行步骤（5）。

4. 执行资源分配：将进程i所需的资源全部分配给它，即Work = Work + Allocation[i]，Finish[i] = true。然后回到步骤（3）。

5. 如果所有进程的Finish[i]=true，则表示系统处于安全状态；否则，系统处于不安全状态。