本文主要是介绍操作系统【OS】Ch2 进程同步与互斥机制，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
进程同步与互斥机制1：硬件和软件方法
硬件方法
| 中断屏蔽 | - 使用开/关中断指令实现
- 简单高效
- 只适用于单处理机
- 只适用于操作系统内核进程【因为关中断的权力不能交给用户】
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| TestAndSet | 
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| Swap | 
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软件方法
| 单标志法 | 
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比如：1运行完了之后让2运行，2不想运行，此时turn一直是1，不会到0，故1想运行也运行不了 |
| 双标志先检查 | 
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- 可能同时进入临界区
- eg：一开始没有进程在运行，则，1和2都想进入的时候，就一起进入了
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| 双标志后检查 | 
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- eg：两个都把标志设为true，两个都卡在了while
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| Peterson算法 | 
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进程同步与互斥机制2：管程
| 定义 | - 用于解决信号量机制麻烦、易出错、大量同步操作分散的问题
- 管程定义了共享数据结构和各种进程在该数据结构上的全部操作
- 管程支持进程互斥【互斥的特性是由编译器负责的】；
- 任何时候只有一个进程在管程中执行
- 管程不仅能实现进程间的互斥，还能实现进程间的同步
- Java 采用管程机制
- Java中管程常见的代码：synchronized关键字，wait()、notify()、notifyAll()
- 管程是被进程调用的，管程是语法范围，无法创建和撤销
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| 组成 | PS：这类题目如果看到是管程外这个字眼，那就是错误的，管程的组成都是基于管程内部的 - 管程的名字
- 局部于管程内部的共享数据结构或者共享变量说明
- 对管程内的数据结构进行操作的一组过程
- 对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句
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| 特点 | - 局部于管程的数据只能被局部于管程的过程所访问
- 一个进程只能通过调用管程内的过程才能进入管程访问共享数据
- 每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程
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| 管程中设置的条件变量 | | 定义 | | | 有两种操作 | - x.wait：阻塞进程，将其插入到阻塞队列中
- x.signal：唤醒进程，将其插入到就绪队列中
| | 与信号量的相似点 | - wait/signal类似于信号量的P/V操作，实现进程的阻塞/唤醒
| | 与信号量的不同点 | - 条件变量没有值，仅实现“排队等待”功能
- 信号量有值，这个值反映了剩余资源数
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进程同步与互斥机制3：互斥锁
| 定义 | |
| 特点 | - 通常采用硬件机制实现
- 常用于多处理器系统【等待期间不用切换进程上下文，多处理器中，若上锁的时间短，则等待代价很低】
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| 缺点 | |
| 代码 | |
进程同步与互斥机制4：信号量和PV操作
| PV操作定义 | | P操作 | - 将信号量值S减 1，表示「申请占用一个资源」
- 如果 s≤ 0，表示已经没有可用资源，则执行 P 操作的进程被阻塞
 - 如果 s>0，表示现有的资源足够使用，则执行 P 操作的进程继续执行
 - 举例：
- 当信号量的值为2时，表示有 2 个资源可以使用；
- 当信号量的值为-2的时候，表示有两个进程正在等待使用这个资源
| | V操作 | - 将信号量值S加 1，表示「释放一个资源」，即使用完资源后归还资源
- 由于我们已经释放出一个资源了，因此需要唤醒阻塞进程
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| 常见问题 | | 1、S>0表示有临界资源可供使用，这个时候为什么不需要唤醒进程？ | - 所谓唤醒进程是从就绪队列（阻塞队列）中唤醒进程，而信号量的值大于 0 表示有临界资源可供使用
- 也就是说这个时候没有进程被阻塞在这个资源上，所以不需要唤醒，正常运行即可
| | 2、S=0表示没有临界资源可供使用，为什么还要唤醒进程？ | - V 操作是先执行S+1，也就是说，把信号量的值加1后才变成了0
- 在此之前，信号量的值是-1，即有一个进程正在等待这个临界资源，我们需要唤醒它
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| 信号量分类 | | 整型信号量 | - 该信号量被定义为一个用于表示资源数目的整型量S
- 该机制不遵循“让权等待”的准则
| | 记录型信号量 | - 是一种不存在“忙等”现象的进程同步机制【遵循“让权等待”的准则】
- 需要一个用于代表资源数目的变量Value
- 需要一个进程链表L，用于链接所有等待该资源的进程
- wait操作 = P操作 = 请求一个资源
- signal操作 = V操作 = 释放一个资源
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|  信号量应用
| | 利用信号量实现同步
| | 同步信号量初始值不确定，可以自行设置 | | 信号量最大值 = 最多可以请求的资源数 | | 信号量最小值 = 最大值/初始值 - 最大请求值 |
- 用资源P操作；
- 释放资源V操作；
- 此时信号量表示资源量
| | 利用信号量实现互斥 | | 互斥信号量初始值 = 1，表示临界区只允许一个进程进入，从而实现互斥 | | 互斥信号量=0，表示临界区已经有一个进程进入，临界区外还没有进程等待 | | 互斥信号量<0，表示临界区中有一个进程，临界区外有进程等待，且|互斥信号量| 表示在临界区外等待进入的进程数 |
| | 利用信号量实现前驱关系 | |
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