[操作系统]临界区访问与“先人后己”的过河精神

Process  Synchronization

---critical section problem(solution for 2 processes)

临界区访问控制机制直观上要满足下面2个要求：
1、互斥，即如果Pi在临界区内执行时，该机制要保证同时没有另一个Pj在临界区内执行；
2、让进，即当临界区中没有进程在执行时，如果有进程希望进入临界区，那么该机制要提起决议选择一个准予进入临界区。

为此，共享临界区的进程Pi和Pj可以依赖于两个公共域变量实现互斥访问：
boolean  flag[2];
int             turn;

initial state:

flag[0] = flag[1] = false;
turn的值为1还是0对结果没有影响。

algorithms:

//the program of process[i]
do ...{
  //entry section
  flag[i] = true;
  turn = j;
  while( flag[j] && turn==j ) ;//wait

  //critical section
  ...

  //exit seciton
  flag[i] = false;

  //remaider section
  ...
}while( 1 );

可以证明该算法满足问题的两个要求。从理解上来说，turn是一个“封条”，相当于一个有记录功能的开关，也是一个“临界”量，是否允许进入取决于己方否是有这个意愿和是否有冲突。
生活中，有一个场景和这个问题很相似。在渡口只有一条小船，能够乘坐一个人；但是没有船桨，也没有船夫，河两岸渡口之间之间拉了一根绳索，可以把船拴在绳索上，然后拉动绳索，把船拉到对岸。拉绳只能一次拉到对岸，动作是不可中断的，这也是过河的唯一途径。
为了过河，河两岸的人都是如何考虑和行动的呢？尤其是当两边都有人要过河时？特别的当两岸同时都来了人要过河时？
其实，人是活的，这时候的人的行为是instant-reaction；假设这里是一个自动机器的世界，行为模式都是固定的，programmed，即两岸乘客都采用一些程式化的步骤进行决策和行动。
它们会先发出某种信号，表明自己要过河、要使用渡船的意愿；然后它们要把船拉到自己这一边来，准备上船；
如果这时候对岸有人发出信号表明自己也要过河，甚至又把船拉了过去，这都是允许，当然只允许一次。一个理性社会的规则最终是“先人后己”的：在上船之前，如果发现对岸有信号，它就会让给对岸的人先使用，让它把船又拉回去，然后等待它过来，两人见面，很是感动，下船的人立刻熄灭信号棒，让一直在等待的好人赶紧过河去……
如果不是“先人后己”的理性社会呢？
假设过河的人都以自己过河要紧，而不考虑别人的需要，只管拉了船来就上，那么两人拉起来就没完没了，谁也用不了船；
假设过河的人都没脑子，看见渡口停的船不见了，就以为有人要过来，就一直等，那也不是个办法。