基于资源分配图（Resource Allocation Graph）的死锁检测和恢复算法

基于资源分配图（Resource Allocation Graph）的死锁检测和恢复算法：

创建资源分配图：将系统中所有的进程和资源表示为节点，每个进程和资源之间的关系用边来表示，例如当一个进程P请求一个资源R时，可以在P和R之间连一条边，表示P正在等待R。

执行死锁检测算法：对于创建的资源分配图，可以使用图论算法来检测是否存在环，如果存在环，则表示系统中存在死锁。具体实现可以使用深度优先搜索或拓扑排序算法。

恢复死锁：一旦检测到系统中存在死锁，需要采取措施来恢复系统的正常运行。一种常见的方法是采用资源抢占策略，即强制中断某些进程，释放它们所占用的资源，使其他进程可以获取这些资源。

防止死锁：除了进行死锁检测和恢复外，还应该采取措施来避免死锁的发生。例如，可以使用前面提到的加锁顺序、超时机制等方法，也可以使用更高级的同步机制，例如信号量、互斥锁等，来确保进程之间的互斥和同步。

需要注意的是，死锁检测和恢复算法可能会影响系统的性能，因此应该在必要时使用，而不是一直在后台运行。

代码

package com.hcg;

import java.util.*;

public class DeadlockDetection {
// 资源分配图
private Map<String, Set> resourceAllocationGraph = new HashMap<>();
// 已分配资源的进程
private Set allocatedProcesses = new HashSet<>();
// 等待资源的进程
private Set waitingProcesses = new HashSet<>();
// 已分配的资源
private Set allocatedResources = new HashSet<>();
// 等待的资源
private Set waitingResources = new HashSet<>();

// 添加进程
public void addProcess(String process) {
resourceAllocationGraph.put(process, new HashSet());
}

// 添加资源

public void addResource(String resource) {
resourceAllocationGraph.put(resource, new HashSet());
}

// 分配资源

public void allocate(String process, String resource) {
resourceAllocationGraph.get(process).add(resource);
allocatedProcesses.add(process);
allocatedResources.add(resource);
checkDeadlock();
}

// 释放资源

public void release(String process, String resource) {
resourceAllocationGraph.get(process).remove(resource);
allocatedProcesses.remove(process);
allocatedResources.remove(resource);
}

// 检查死锁

private void checkDeadlock() {
waitingProcesses.clear();
waitingResources.clear();
for (String process : resourceAllocationGraph.keySet()) {
if (!allocatedProcesses.contains(process)) {
Set requestedResources = resourceAllocationGraph.get(process);
if (allocatedResources.containsAll(requestedResources)) {
// 进程正在等待资源
waitingProcesses.add(process);
for (String resource : requestedResources) {
// 资源正在被占用
if (allocatedResources.contains(resource)) {
waitingResources.add(resource);
}
}
}
}
}
if (!waitingProcesses.isEmpty() && !waitingResources.isEmpty()) {
System.out.println(“Deadlock detected”);
recoverDeadlock();
}
}

// 恢复死锁

private void recoverDeadlock() {
// 采用资源抢占策略，中断等待资源时间最长的进程
String processToInterrupt = “”;
long maxWaitTime = Long.MIN_VALUE;
for (String process : waitingProcesses) {
long waitTime = System.currentTimeMillis() - getStartTime(process);
if (waitTime > maxWaitTime) {
maxWaitTime = waitTime;
processToInterrupt = process;
}
}
System.out.println(“Interrupted process: “ + processToInterrupt);
releaseAllResources(processToInterrupt);
}

// 释放进程占用的所有资源

private void releaseAllResources(String process) {
for (String resource : resourceAllocationGraph.get(process)) {
release(process, resource);
}
}

// 获取进程开始等待资源的时间

private long getStartTime(String process) {
// TODO: 返回进程开始等待资源的时间
return 0;
}
}