信号量与管程

基本同步方法

信号量semaphore：操作系统提供的一种协调共享资源访问的方法：OS是管理者，地位高于进程；信号量表示系统资源的数目。是一种抽象的数据类型：一个整形变量sem和两个原子操作（p()，申请，sem减1，如sem<0，进入等待，否则继续；v()，释放，sem加1，如sem<=0，唤醒另一等待进程）。

信号量是被保护的整数变量，初始化只能有p()，v()完成，由操作系统完成保证pv原子性。P()可能阻塞，v()不会阻塞。

信号量分类：二进制信号量、资源信号量

信号量使用：互斥访问（临界区）、条件同步（线程间）。

（1）互斥访问。信号量为1，p()，v()成对使用，用p保证互斥，用v操作保证释放临界资源。

（2）条件同步：信号量初值为0，

生产者-消费者问题：

问题分析：

任何时刻只能有一个线程操作缓冲区（互斥访问）；

缓冲区空时，消费者必须等待生产者（条件同步）；

缓冲区满时，生产者必须等待消费者（条件同步）

信号量描述：二进制信号量mutex，资源信号量fullBuffers，资源信号量emptyBuffers

用信号量解决生产者-消费者问题

 

 

管程：

管程Moniter：是一种用于多线程互斥访问共享资源的程序结构，采用面相对象的方法；任一时刻最多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代码，等待事件出现时恢复。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。

管程组成：一个锁、0个或多个条件变量Condition Variable（是管程内的等待机制，每个条件变量表示一种等待原因，对应一个等待队列）。

Wait()：将自己阻塞在等待队列中，唤醒一个等待者或释放管程的互斥访问。

Signal()：将等待队列中的一个线程唤醒。条件变量的初值是0，

用管程解决生产者-消费者问题：

管程条件变量的释放处理方式：

Hansen管程当前的优先级更高T2，主要用于真实OS,Java；Horare管程等待条件变量的优先级更高T1，用于教科书中。

 

（1）读者——写者问题：共享数据的两类使用者，读读允许，读写互斥，写写互斥。

用信号量描述每个约束：信号量WriteMutex控制读写操作的互斥，初始值1；读者计数Rcount，正在进行读操作的读者数目，初始化0；信号量CountMutex，1。

用管程解决读者-写者问题：

（3）哲学家就餐问题：同步互斥

方案:1：

方案2：任何时刻只允许一个哲学家拿到刀叉 ，方法效率低

方案3：变成临界区的操作，两个人可以就餐