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避免死锁的资源分配算法——银行家算法

news 来源：原创 2024/9/20 7:15:52

银行家算法是一种用于避免死锁的资源分配算法，最初由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·迪科斯彻在1965年提出。银行家算法的核心思想是在分配资源时，系统会检查每次分配是否会导致系统进入不安全状态，如果不安全则拒绝分配。其目的是确保系统能够按照一定的顺序安全地分配资源，避免进入死锁状态。

银行家算法基于以下几个重要的数据结构：

Available：表示系统中每类资源的可用数量。
Max：表示每个进程对每类资源的最大需求量。
Allocation：表示每个进程已分配的资源量。
Need：表示每个进程还需要的资源量，即Max减去Allocation。

银行家算法的工作流程如下：

初始化：获取系统中的资源信息，包括Available、Max、Allocation和Need。
检查安全性：检查系统当前状态是否安全，即是否存在一个安全序列，可以确保所有进程都能顺利完成。
分配资源：如果请求分配资源，系统会先检查是否有足够的资源可分配，然后根据银行家算法进行分配。
执行进程：执行进程并释放已分配资源。
循环：重复步骤2至步骤4，直到所有进程执行完毕。

银行家算法通过模拟进程请求资源、分配资源和释放资源的过程，动态地调整资源分配，以确保系统不会陷入死锁状态。当系统无法找到安全序列时，表示当前状态不安全，需要拒绝分配资源，以避免可能的死锁发生。

总的来说，银行家算法是一种有效的资源分配算法，能够帮助系统合理地分配资源，避免死锁问题的发生，提高系统的稳定性和可靠性。

下面是一个简单的JAVA代码示例，用于实现银行家算法：

import java.util.Scanner;public class BankerAlgorithm {private int processes; // 进程数private int resources; // 资源种类数private int[][] max; // 最大需求矩阵private int[][] allocation; // 已分配矩阵private int[][] need; // 需求矩阵private int[] available; // 可用资源向量public BankerAlgorithm() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入进程数: ");processes = scanner.nextInt();System.out.print("请输入资源种类数: ");resources = scanner.nextInt();max = new int[processes][resources];allocation = new int[processes][resources];need = new int[processes][resources];available = new int[resources];System.out.println("请输入每个进程的最大需求矩阵:");for (int i = 0; i < processes; i++) {for (int j = 0; j < resources; j++) {max[i][j] = scanner.nextInt();}}System.out.println("请输入每个进程的已分配矩阵:");for (int i = 0; i < processes; i++) {for (int j = 0; j < resources; j++) {allocation[i][j] = scanner.nextInt();need[i][j] = max[i][j] - allocation[i][j];}}System.out.println("请输入可用资源向量:");for (int i = 0; i < resources; i++) {available[i] = scanner.nextInt();}scanner.close();}public void runBankerAlgorithm() {boolean[] finish = new boolean[processes];int[] work = new int[resources];int[] safeSequence = new int[processes];int count = 0;for (int i = 0; i < resources; i++) {work[i] = available[i];}while (count < processes) {boolean found = false;for (int i = 0; i < processes; i++) {if (!finish[i]) {int j;for (j = 0; j < resources; j++) {if (need[i][j] > work[j]) {break;}}if (j == resources) {for (int k = 0; k < resources; k++) {work[k] += allocation[i][k];}safeSequence[count] = i;finish[i] = true;count++;found = true;}}}if (!found) {System.out.println("系统处于不安全状态，无法分配资源！");return;}}System.out.println("安全序列为:");for (int i = 0; i < processes; i++) {System.out.print("P" + safeSequence[i]);if (i != processes - 1) {System.out.print(" -> ");}}}public static void main(String[] args) {BankerAlgorithm bankerAlgorithm = new BankerAlgorithm();bankerAlgorithm.runBankerAlgorithm();}
}