面试题答案
一键面试破坏死锁的四个必要条件及其对性能和可扩展性的影响
- 破坏互斥条件
- 影响：多数资源本身特性决定互斥是必要的，完全破坏互斥条件在实际中很难做到，若强行破坏，可能导致数据不一致等问题，比如在文件系统中，若不互斥访问文件，会造成文件内容损坏。但在一些特殊场景下，如读操作可共享资源时，可减少因互斥带来的性能开销。
- 优化措施：对于读多写少的场景，采用读写锁，读操作可并发执行，写操作时独占资源，提高读操作的并发性。例如数据库的查询操作，多个用户同时查询数据可并发进行。
- 破坏占有并等待条件
- 影响：要求进程一次性申请所需的全部资源，这可能导致资源浪费。比如进程A需要资源R1、R2、R3，但只使用R1一段时间后，R2和R3在进程使用R1期间一直被占用，其他进程无法使用，降低了系统资源利用率，影响系统性能。同时，进程申请资源失败时需释放已占资源重新申请，增加了系统开销，对可扩展性不利。
- 优化措施：采用资源分配图算法，动态分配资源，在保证不产生死锁的前提下，尽量满足进程对资源的部分需求。如银行家算法，可判断资源分配是否安全，避免死锁同时提高资源利用率。在云计算平台资源分配场景中，可根据任务对资源需求的动态变化，合理分配计算、存储等资源。
- 破坏不可剥夺条件
- 影响：剥夺资源会增加系统开销，因为进程可能需要保存和恢复上下文。例如进程正在使用打印机资源时被剥夺，重新获得资源时需要恢复打印进度等上下文信息，频繁剥夺资源会导致性能下降。而且可能导致某些进程资源不断被剥夺，影响进程执行的连续性，不利于系统可扩展性。
- 优化措施：设定剥夺优先级，对优先级高的进程优先保证其资源不被剥夺，对优先级低的进程在必要时剥夺资源。例如在实时系统中，实时任务优先级高，其资源尽量不被剥夺，而后台非实时任务在系统资源紧张时可剥夺其资源。
- 破坏循环等待条件
- 影响：通过资源分配顺序策略（如对资源编号，进程按编号顺序申请资源）来破坏循环等待条件，可能导致进程申请资源顺序不合理，影响性能。比如进程A需要先申请资源R3再申请R1，但由于编号顺序要先申请R1，会导致R3在一段时间内闲置，降低资源利用率。同时，若系统新增资源，重新调整资源编号会影响已有的进程资源申请逻辑，对系统可扩展性有一定影响。
- 优化措施：采用分层资源分配策略，将资源按层次划分，不同层次的资源有不同的申请规则，减少因顺序申请带来的资源浪费。例如在分布式系统中，将资源分为全局资源和局部资源，先申请局部资源，再根据需要申请全局资源，提高资源分配的灵活性和效率。
实际应用场景
- 数据库系统
- 死锁预防策略：破坏占有并等待条件和循环等待条件应用较多。数据库使用锁机制保证数据一致性，若采用一次性申请所有锁（破坏占有并等待条件），可避免死锁，但可能造成锁资源浪费。同时，数据库可对表或数据项进行编号，事务按编号顺序申请锁（破坏循环等待条件）。
- 优化措施：采用锁升级和锁降级策略，事务开始时先申请低级别锁（如共享锁），根据操作需要再升级为高级别锁（如排他锁），操作完成后再降级，提高锁资源利用率。例如在电商系统的库存管理中，查询库存时使用共享锁，修改库存时升级为排他锁。
- 操作系统资源管理
- 死锁预防策略：破坏不可剥夺条件和循环等待条件常用。操作系统对CPU、内存等资源管理时，可剥夺低优先级进程的资源给高优先级进程（破坏不可剥夺条件）。对设备资源编号，进程按编号申请设备（破坏循环等待条件）。
- 优化措施：采用资源预分配策略，在进程创建时根据其资源需求预估进行资源分配，减少运行时资源申请冲突。如服务器启动应用程序时，预先分配一定的内存、CPU时间片等资源，提高系统运行效率。