互斥與同步（一）

一、併發的原理

1、競爭條件發生在當多個進程或者線程在讀寫數據時，其最終結果依賴於多個進程的指令執行順序。

2、臨界資源：兩個或更多的進程需要訪問的不可共享的資源。

3、臨界區：使用臨界資源的那一部分代碼。

4、互斥

互斥產生的兩個問題：死鎖、飢餓（如三個進程P1、P2、P3，訪問權輪流授予P1，P2，而P3無法訪問資源）

二、信號量

1、基本原理：爲了在進程之間發信號，定義一個稱爲信號量的特殊變量，進程傳送信號使用 semSignal（s），進程接收信號使用semWait（s）

2、定義：信號量是一個具有整數值的變量，在它之上定義三個原子操作：

•  一個信號量可以初始化成非負數。
• semWait 操作使信號量減1。如果值<0，則執行semWait 的進程被阻塞，否則進程繼續執行。—— 讓進程進入阻塞隊列
  
• semSignal 操作使信號量加1。如果值 <=0（說明現在有進程正被阻塞），則被semWait 操作阻塞的進程將被解除。—— 將一個進程從阻塞隊列放到就緒隊列

每一個信號量對應一個阻塞隊列，信號量的值的相反數是阻塞隊列中的進程數。

信號量原語的定義

struct semaphone{
      int count;
      queueType queue;
}
void semWait(semaphore s)
{
      s.count--;
      if(s.count < 0)
     {
            place this process in s.queue;
            block this process;
     }
}
void semSignal(semaphore s)
{
       s.count ++;
       if(s.count <= 0)
      {
          remove a process P from s.queue;
          place process P on ready list;
      }
}

3、信號量的應用

• 互斥：每個進程在進入臨界區之前執行semWait (s)
• 生產者/消費者問題：