8月14日笔记

14.2 信号量使用

2种信号量：1、二进制信号量：资源数目为0或1;2、资源信号量：资源数目为任何非负值

使用：1、互斥访问：临界区的互斥访问控制；2、条件同步：线程间的事件等待

1、临界区的互斥访问控制

每类资源设置一个信号量，其初值为1，P、V操作必须成对出现，P操作保证互斥访问临界资源，V操作在使用后释放临界资源；PV操作不能次序错误、重复或遗漏

2、信号量实现条件同步

条件同步设置一个信号量，其初值为0

生产者-消费者问题

一个或多个生产者在生成数据后放在一个缓冲区里，单个消费者从缓冲区取出数据处理，任何时刻只能有一个生产者或消费者可访问缓冲区

问题分析：

1、任何时刻只能有一个线程操作缓冲区 （互斥访问）

2、缓冲区空时，消费者必须等待生产者 （条件同步）

3、缓冲区满时，生产者必须等待消费者 （条件同步）

14.3 管程（Moniter）：并发程序的编程方法

管程是解决在处理临界区时的一些麻烦

为了支持管程，需要在高层抽象中增加一个条件变量

管程是一种用于多线程互斥访问共享资源的程序结构，采用面向对象方法，简化了线程间的同步控制，保证了任何时刻最多只有一个线程执行管程代码

与临界区的区别：正在管程中的线程可临时放弃管程的互斥访问，等待事件出现时恢复

管程的使用：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

管程的组成：一个锁（控制管程代码的互斥访问）；0个或多个条件变量，管理共享数据的并发访问，如果是0个，就等同于一个临界区，如果是其中有一个以上的条件变量，就是管程所特有的，用来管理共享数据的并发访问，

条件变量是管程内的等待机制，进入管程的线程因资源被占用而进入等待状态；每个条件变量表示一种等待原因，对应一个等待队列

Wait()操作：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()操作：将等待队列中的一个线程唤醒，如果等待队列为空，则等同空操作

管程中的条件变量是内部的线程优先执行，还是正占用管程处于执行状态的线程更有优先权来执行呢？两种不同的处理办法，对应两种不同的管程，Hansen管程、Hoare管程

Hansen管程：当前执行的线程更优先，少一次切换，效率更高，主要用于真实OS和Java中

Hoare管程：内部线程优先执行，更合理，更容易证明它的确定性，更多用于教科书中

Hansen管程：while，条件变量释仅是一个提示，需要重新检查条件，高效

Hoare管程：if，条件变量释放同时表示放弃管程访问，释放后条件变量的状态可用，低效

14.4 哲学家就餐问题

14.5 读者-写者问题

共享数据的两类使用者

读者：只读取数据，不修改

写着：读取和修改数据

读者-写者问题描述：对共享数据的读写

读-读允许：同一时刻，允许有多个读者同时读

读-写互斥：没有写者时读者才能读；没有读者时写者才能写

写-写互斥：没有其他写者时写者才能写

优先策略：

读者优先策略：只要有读者正在读状态，后来的读者都能直接进入；如读者持续不断进入，则写者就处于饥饿

写着优先策略：只要有写者就绪，写者应尽快执行写操作；如写者持续不断就绪，则读者就处于饥饿