在操作系统中，死锁是一个多任务环境下的常见问题，尤其在资源管理方面。当多个进程相互等待对方释放资源时，如果形成一个闭环，则无法向前推进，导致系统挂起或死锁。为了确保系统的稳定性，防止死锁的产生是至关重要的。本文档《103-演示文稿-死锁预防.pdf》主要介绍了死锁预防的几种策略，这些策略分别针对死锁产生的四个必要条件来防止它们同时成立。
死锁产生的四个必要条件是：
1. 互斥条件（Mutual Exclusion）：至少有一个资源必须处于非共享模式，即一次只有一个进程可以使用。如果一个资源可被多个进程共享，则不满足此条件。
2. 占有和等待条件（Hold and Wait）：一个进程必须至少持有一个资源，并且正在等待获取附加的资源，而该资源当前正被其他进程持有。
3. 非抢占条件（No Preemption）：资源只能由持有它的进程在使用完毕后释放，不能被强制从持有它的进程中抢占。
4. 循环等待条件（Circular Wait）：必须存在一个进程--资源的环形链，每个进程至少持有一个资源，并且等待下一个进程所持有的资源。
针对上述条件，死锁预防策略通常包括以下几种：
1. 破坏互斥条件的策略：对于那些可以被多个进程同时访问而不会引起冲突的资源，设计成可共享资源，从而避免产生互斥条件。例如，读取文件不需要互斥，但写入文件时可能需要互斥。
2. 破坏占有和等待条件的策略：这种方法通常要求进程在开始执行之前申请所有需要的资源，这样在进程执行期间就不需要再等待资源。另一种策略是，只允许进程在不持有其他资源时请求新的资源。这两种策略都可能导致资源的低利用率，因为进程可能要等很长时间才能获得所有需要的资源。同时，可能造成饥饿现象，即某些进程长时间得不到执行机会。
3. 破坏非抢占条件的策略：此策略允许资源被抢占，即当一个进程正在等待其他资源时，系统可以抢占它目前占有的资源。一旦这些资源被抢占，它们就会被释放并分配给其他等待中的进程。当一个进程能够重新获得它之前释放的所有资源，并且还能分配到它当前请求的资源时，它才能再次被分配CPU执行。这种方法可能会导致进程因为资源被频繁抢占而执行效率不高。
4. 破坏循环等待条件的策略：通过为所有资源分配一个全局唯一的顺序号，并强制进程按照顺序号的单调递增顺序请求资源，这样就能避免出现循环等待的情况。举例来说，假设有一个资源类型的顺序号定义为1、2、3，那么进程在申请资源时，必须先申请顺序号为1的资源，然后是顺序号为2的资源，最后是顺序号为3的资源。这样，就不会形成循环等待的环。
以上所述死锁预防策略中，每一项都能有效地打断死锁发生的链环，但同时也会带来资源使用效率低下、进程执行效率受影响、饥饿现象等问题。因此，在实际应用中需要根据系统特点和需求，权衡利弊，选择最合适的方法来预防死锁。在一些情况下，操作系统还可能结合使用多种策略以达到更好的效果。在进行系统设计时，对各种资源的管理策略需仔细考虑，以确保系统整体运行的稳定性和资源的合理利用。
