常用进程的同步机制

一、原子操作

所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作。

通常所说的原子操作包括对非long和double型的primitive进行赋值以及返回这两者之外的primitive。

原子操作不需要同步机制。

P.S：volatile修饰的long和double型的赋值和返回是原子操作

二、信号量机制

主要同步机制就是PV操作。

P：请求分配一个单元

V：请求释放一个单元

P原语操作的动作：

（1）信号量S-1

（2）若S-1后仍大于等于0，则进程继续进行

（3）若S-1后小于0，则该进程被阻塞后进入该信号对应的队列中，然后转进程调度

V原语操作的动作：

（1）信号量S+1

（2）若S+1后大于0，则进程继续进行

（3）若S+1后小于等于0，则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程，然后再返回原进程继续执行或转进程调度

PV操作对于每一进程只能进行一次，且必须成对使用，在PV原语执行阶段不允许中断发生。

三、自旋锁

自旋锁是为了保护共享资源提出的一种锁机制。

调用者申请的资源如果被占用，即自旋锁被已经被别的执行单元保持，则调用者一直循环在那里看是否该自旋锁的保持着已经释放了锁

自旋锁是一种比较低级的保护数据结构和代码片段的原始方式，可能会引起以下两个问题;

（1）死锁

 试图递归地获取自旋锁必然会引起死锁

（2）过多地占用CPU资源

自旋锁适用于锁使用者保持锁的时间比较短的情况。

如果被保护的共享资源需要在中断上下文访问，必须使用自旋锁。

自旋锁只在内核可抢占或者SMP（多处理器）的情况下才真正需要，在单处理器且内核不可抢占情况下自旋锁所作的操作都是空操作。

四、管程

管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

管程形式：

type 管成名 = monitor {

         局部变量说明；

         条件变量说明；

         初始化语句；

  define 管程内定义的，管程外可调用的过程或者函数名列表

  use  官城外定义的，管程内可调用的过程或者函数名列表

  过程名/函数名（形式参数表）{

            <过程/函数体>

}

......

}

主要操作：

wait（）：是没有申请到资源的进程等待

signal（）：唤醒等待队列中的进程

五、会合

（1）调用语句

<进程名称><进程名称>.<入口名称>[参数列表]

例：Buffer.read(a)

将自身放入等待链，唤醒相应进程

（2）接受语句

accept <入口名称><入口名称>[形式参数]

[do <语句列表><语句列表>]

例：accept read （OUT：int a）

      do a = buffer【i】；

（3）选择语句

select [when (<布尔表达式><布尔表达式>) do]

<接受语句><接受语句>[<语句序列><语句序列>]

六、分布式系统

时钟同步法。

为每一个进程设置一个逻辑时钟。所谓逻辑时钟，是指能为本地启动的所有活动，赋予一个编号的机构，他

可以用计数器来实现。在系统中，每一个进程都拥有自己的逻辑时钟 c。在一个系统的逻辑时钟系统，应满足条件：

对于任何活动 a(ini)和 b(inj)，如果 a->b,则相应的逻辑时钟c(i,a) < b(j,B)。其中i，j表示处于不同物理

位置的进程。为了满足上述条件，必须遵循以下规则：

第一，根据活动发生的先后，赋予每个活动唯一的逻辑时钟值。

第二，若活动 a 是进程 i 发送的一条消息 m，消息 m中应包含一个时间邮戳 T(m)=c(i,a);当接受进程 j在收

到消息时，如果其逻辑时钟 c(j,B)<c(i,a),则应当重置c(j,B)大于或等于c(j,B)。