银行家算法研究今晚

银行家算法是一种用来避免死锁的算法，能够保证系统不会进入死锁状态。在多进程和多线程的情况下，当系统资源紧张时，很容易出现死锁（Deadlock），即进程发生永久阻塞。

银行家算法是基于资源分配图（Resource Allocation Graph）来实现的。它先检查每个进程的最大资源需求量，再比较系统当前可分配资源和每个进程所需资源，判断系统是否有足够的资源分配给进程，如果有，则分配给进程，否则不分配资源，等待进程释放资源后再分配。

银行家算法的前置条件

银行家算法要求系统在进入安全状态之前必须满足以下三个条件：

1. 每个进程的最大资源需求量必须明确，即系统必须知道每个进程需要哪些资源。

2. 系统中所有资源的数量必须明确，包括已分配和未分配的资源数量。

3. 系统必须知道每个进程当前已经占用的资源数量。

银行家算法的实现步骤

银行家算法的实现步骤如下：

1. 初始化银行家算法，设置系统资源数量和进程的最大资源需求量。

2. 通过资源分配图确定每个进程已经占用的资源数量。

3. 计算出还有多少资源处于未分配状态。

4. 通过银行家算法的安全性检查，判断当前系统是否处于安全状态。

5. 分配资源给进程，更新进程占用资源数量、未分配资源数量、系统当前状态。

6. 当进程结束时，释放进程占用的资源。

银行家算法的安全性检查

银行家算法的安全性检查分为两步：

1. 模拟系统分配资源的过程，计算各个进程分配资源后的剩余需求量。

2. 检查系统是否能够为每个进程分配资源，如果能够分配，则进程执行完毕后是否能够正常释放资源。如果都能够完成，则系统处于安全状态。

银行家算法的实例

以下是一个简单的银行家算法实例：

Available resources:
A B C
3 3 2

Process 1:
Maximum: 8 4 3
Allocation: 1 2 2
Need: 7 2 1

Process 2:
Maximum: 5 6 4
Allocation: 1 3 0
Need: 4 3 4

Process 3:
Maximum: 8 6 5
Allocation: 2 3 2
Need: 6 3 3

在这个实例中，系统有三类资源：A、B和C。系统当前可用的资源数分别为3、3和2个，三个进程分别需要的最大资源量和已分配资源量如上表所示。

我们可以看到，进程1、2和3需要的资源量分别为7、2、1、4、3、4、6、3、3。如果按照先到先得的原则，进程1将无法获取足够的资源，同时也无法释放自己占用的资源。

但是，如果使用银行家算法进行分配，进程2和3都可以正常结束，而进程1只需要等待资源释放即可。

结论

银行家算法可以避免死锁的产生，保证系统的正常运行。在多进程和多线程的情况下，银行家算法是一种非常有效的资源分配方法。