操作系统-同步互斥

临界区

访问规则

• 空闲则入
• 忙则等待
• 有限等待
• 让权等待

临界区的实现方法

• 禁用中断：仅适用于单处理器
• 软件方法：忙等待
• 更高级的抽象方法，如（锁，信号量，原子操作指令）：单处理器多处理器均可

基本同步方法

信号量

• 经典的生产者消费者问题

管程

改进信号量处理临界区的复杂，P V操作分布于生产者消费者的问题

• 管程是一种多线程互斥访问共享资源的程序结构
• 任意时刻只有一个线程执行管程代码
• 正在管程中的线程可临时放弃管程的互斥访问，等待事件出现再恢复

管程的使用

• 在对象/模块中，收集相关共享数据
• 定义访问共享数据的方法

管程的组成

• 一个锁

  • 管理管程代码的互斥访问

• 一个或多个条件变量

  • 管理共享数据的并发访问

• 条件变量是管程内部的等待机制

  • 进入管程的线程因资源占用而进入等待状态
  • 每个条件变量对应一个等待原因，对应一个等待队列

• wait 操作

  • 将自己阻塞进入等待队列
  • 唤醒一个等待或释放管程的互斥访问

• signal 操作

  • 将等待队列的一个线程唤醒
  • 如果等待队列为空，空操作

管程实现生产者/消费者问题

因为可以放弃访问权限，因此可以将判断放在管程内部

管程可以把PV操作都集中在一个模块，简化降低同步机制的实现难度

哲学家就餐问题

读者/写者问题

读者：只读不修改，可同时
写者：修改，不可同时
读-读允许；读-写互斥；写写互斥