第二章 信号量及条件变量（三）——> 重点

2.4.4 信号量的应用

1. 利用信号量实现进程互斥

  为使多个进程能互斥的访问某临界资源，只需为该资源设置一个互斥信号量mutex，并设置其初值为 1 ，然后讲个进程访问该资源的临界区CS置于wait(mutex)和signal(mutex)操作之间即可。

• 利用信号量实现进程互斥,mutex作为互斥锁使用

semaphore mutex=1; //只有一个资源
void P1(void)
{
      while(1)
      {
            P(mutex);  //当 mutex < 0 时停止
                  critical section // 进入临界区
            V(mutex); 
      }
}
void P2(void)
{
      while(1)
      {
            P(mutex);
                  critical section
            V(mutex);
      }
}

（1）wait 和 signal必须成对出现
（2）缺少 wait 会导致系统混乱，不能保证对临界区资源的互斥
（3）缺少 signal 将会使临界资源永远不被释放，从而使因等待的资源阻塞进程不被唤醒

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2. 利用信号量实现前趋关系（同步关系）——>(自主命题常考前趋图)

  为实现先后执行 ——> 这种前趋关系，只需要使进程P₁和P₂共享一个公用信号量S，其初值为0，将 signal 操作放在语句S₁后面，而在S₂语句前面插入 wait 操作。由于S被初始化为0，若P₂先执行必定阻塞，只有在进程P₁执行完S₁、signal（S）后使S++，P₂进程方能执行S₂（在执行S₂前先等待，故初值为0做wait操作）


前趋图要点：首先，你要知道该进程被谁阻塞；其次，你要知道要唤醒哪个进程；

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2.4.5 管程机制（408出过2次选择，自主命题看学校）

1. 管程的定义（进程的秘书）

  用少量信息和对资源所执行的操作来表征该资源，而忽略它们的内部结构和实现细节。
  一个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。


1.1 管程四部分————> 类似C++中的类

• 管程的名称；
• 局部与管程的共享数据结构说明
• 对该数据结构进行操作的一组过程
• 对局部与管程的共享数据设置初值的语句
  

Monitor monitor_name //管程名
{
      share variable declarations;
      cond declarations;  //条件变量
public:
      void P1(){} //PV操作
      void P2(){}
{initialization code;//初始化} 
}

2.条件变量

  利用管程实现进程同步时，必须设置同步工具，如两个同步操作原语 wait 和 signal。
  当某进程通过管程请求获得临界资源而未能满足时，管程便调用 wait 原语使该进程等待，并将其排在等待队列上。仅当另一个进程访问完成并释放该资源后，管程才又调用signal原语，唤醒等待队列中的队首进程。


注意事项：
（1）管程对每个条件变量，都须予以说明，其形式为：condition x,y
（2）该变量应置于wait 和 signal 之前，可表示为X.wait 和 X.signal


例如：由于共享数据被占用而使调用进程等待，该条件变量形式为：condition nonbusy
wait 原语 ————> nonbusy.wait 或 cwait(nonbusy)
signal 原语 ————> nonbusy.signal

• X.signal 操作的作用：重启一个被阻塞的进程，如果没有被阻塞进程，则X.signal操作不产生任何后果。这与信号量机制中的signal操作不同，这是由于信号量机制总要执行s=s+1操作，总会改变信号量的状态。