信号量同步互斥问题

一、信号量

信号量是一种抽象数据类型

1. 由一个整型&＃xff08;sem&＃xff09;变量和两个原子操作组成
2. P()&＃xff1a;sem减1&＃xff0c;如果sem<0进入等待状态&＃xff0c;否则继续
3. V()&＃xff1a;sem加1&＃xff0c;如果sem<&＃61;0则唤醒一个等待的线程
   

二、管程

管程是一种用于多线程互斥访问共享资源的程序结构

1. 局部数据变量只能被管程的过程访问&＃xff0c;任何外部过程都不能访问
2. 一个进程通过调用管程的一个过程进入管程
3. 在任何时候&＃xff0c;只能有一个进程在管程中执行&＃xff0c;调用管程的任何其他进程都被阻塞&＃xff0c;以等待管程可用

管程的使用

1. 管理共享数据
2. 定义访问共享数据的方法

条件变量

1. 条件变量是管程内的等待机制
   1.1. 进入管程的线程因资源被占用而进入等待状态
   1.2. 每个条件变量表示一种等待原因&＃xff0c;对应一个等待队列
2. Wait()操作
   2.1. 将自己阻塞在等待队列中
   2.2. 放弃对管程的互斥访问权限&＃xff08;同一时刻管程只能有一个进程访问&＃xff09;
3. Signal()操作
   3.1. 将等待队列中的一个线程唤醒&＃xff08;信号量机制中的Signal是释放一个信号量&＃xff0c;如果信号量≤0则唤醒一个线程&＃xff09;

三、生产者消费者问题

①生产者在生成数据后放在一个缓冲区里
②消费者从缓冲区中读取数据
③任何时刻只能有一个生产者或消费者可以访问缓冲区

问题分析&＃xff1a;
①任何时刻只能有一个线程操作缓冲区
②缓冲区满时&＃xff0c;生产者要等待消费者
③缓冲区空时&＃xff0c;消费者要等待生产者

利用信号量解决

利用管程解决

四、哲学家就餐问题

问题描述

解决方案

五、读者-写者问题

管程的状态变量

• AR&＃xff1a;正在读的读者数量
• AW&＃xff1a;正在写的写者数量
• WR&＃xff1a;等待读的读者数量
• WW&＃xff1a;等待写的写者数量
• okToRead&＃xff1a;读者的等待队列
• okToWrite&＃xff1a;写者的等待队列

读者模块&＃xff08;写者优先&＃xff09;

startRead()&＃xff1a;如果有写者正在写或等待写&＃xff0c;则进入等待队列
DoneRead()&＃xff1a;如果没有读者在读且有写者等待写&＃xff0c;则唤醒写者

写者模块&＃xff08;写者优先&＃xff09;

StartWrite()&＃xff1a;如果有读者在读或有写者在写&＃xff0c;则进入等待队列
DoneWrite()&＃xff1a;如果有写者等待写&＃xff0c;则优先唤醒写者&＃xff0c;或者唤醒等待的读者