面试题：并发与同步：死锁避免数学模型下资源分配图算法分析

Question

给定一个资源分配图，包含多个进程和资源类型，且资源有不同的数量，请描述如何利用资源分配图算法来判断系统是否处于安全状态，若不安全，可能的死锁进程是哪些，并且说明该算法与银行家算法相比，在死锁避免方面的优缺点。

Answer 1

判断系统是否处于安全状态及找出可能死锁进程的步骤

1. 初始化数据：记录每个进程已分配的资源、每个进程还需要的资源以及每种资源的可用数量。
2. 寻找可运行进程：在所有进程中，查找其需要的资源数量小于等于当前可用资源数量的进程。
3. 假设进程运行完毕：如果找到这样的进程，假设它运行完毕并释放其占用的所有资源，增加可用资源数量。
4. 重复上述步骤：不断重复步骤2和步骤3，尝试让所有进程都能运行完毕。
5. 判断安全状态：如果所有进程都能通过上述步骤运行完毕，则系统处于安全状态；否则，系统不安全。不安全时，那些在上述过程中始终无法获得足够资源运行的进程即为可能的死锁进程。

与银行家算法在死锁避免方面的优缺点

优点

1. 灵活性：资源分配图算法相对银行家算法更加灵活，不需要事先知道进程的最大资源需求，在动态环境中适应性可能更好。
2. 图形化直观：基于图形化的表示，更直观易懂，分析过程相对简单明了。

缺点

1. 精确性：银行家算法能精确判断系统是否处于安全状态，而资源分配图算法在某些复杂情况下可能判断不够精确，可能出现误判。
2. 计算复杂度：在资源和进程数量较多时，资源分配图算法的计算复杂度较高，效率不如银行家算法。