4、多处理器编程中的互斥算法详解

多处理器编程中的互斥算法详解

在多处理器编程领域，互斥是一种极为普遍的协调形式。本文将深入探讨经典的互斥算法，这些算法通过读写共享内存来实现互斥功能。虽然它们在实际应用中较少使用，但对于理解同步算法和正确性问题非常有帮助。

1. 时间相关概念

在并发计算中，对时间的推理至关重要。我们常常需要处理多个时间间隔的重叠或不重叠情况，因此需要一种简洁明了的语言来描述事件和时间持续。

• 事件 ：事件是瞬间发生的，即它们在某一时刻发生。为了方便处理，我们假设不同的事件不会同时发生。线程 A 会产生一系列事件，如 a0, a1, … 。我们用 aj
  i 表示事件 ai 的第 j 次发生。若事件 a 在事件 b 之前发生，我们记作 a → b ，这种先后关系是事件的全序关系。
• 时间间隔 ：设 a0 和 a1 是两个事件，且 a0 → a1 ，那么区间 (a0, a1) 就是这两个事件之间的持续时间。如果区间 IA = (a0, a1) 的最后一个事件在区间 IB = (b0, b1) 的第一个事件之前发生，即 a1 → b0 ，我们记作 IA → IB 。这种关系是区间的偏序关系，没有先后关系的区间被称为并发区间。

2. 临界区

在单线程系统中，某些类的实现是正确的，但在多线程环境下可能会出现问题。例如，下面的 Counter 类：

class Counter {
    private int value;
    public Count