一种资源

临界资源：进程不能共享的计算机资源，只分别单独访问的关系。比如打印机，一时刻只能有一个进程使用

两大核心点

互斥：竞争临界资源

同步：进程间的先后顺序，相互合作处理上的前后关系

四项基本原则

空闲让进：当需要的资源处于空闲的时候，任何进程都有资格使用它。

忙则等待：当有进程使用临界资源时，其他进程要等待

让权等待：不可进入临界区使用时，释放CPU，避免忙等

有限等待：在有限时间可以访问临界资源。避免“永远等待”

类成功的机制

硬件机制

禁止中断

使用禁止中断，原理时发生中断时系统不会发生CPU从一个进程切换到另外一个进程中的情况，其他进程不可能进入临界区执行。中断—>完成后—>中断结束。

简单，但是容易出现系统不知名故障，以及需要给普通用户禁止中断的权限。而且，只能用于单处理机系统，因为只能中断一个处理机的指令

TSL指令

TSL指令全称为Test and Set Lock 指令，意为检测并上锁。这种指令一般用于计算机多处理机系统，为专用的机器指令。

直接说缺点：1.存在空循环浪费计算机资源 2.可能存在现象

软件方式

面包店算法，容易在多进程时出现问题

锁机制

类似硬件方式的TSL。一样存在空循环浪费CPU资源

整型信号量

初始化操作

P/V两个原语操作，P表示测试，V表示增加。后面用wait()表示P，用singal()表示V

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wait(S){
    while(S<=0);
    S--;
}
singal(S){
    S++
}

还是违背了让权等待的原则 ，计算机一直以空循环消耗计算机资源

成功的机制

记录型信号量

例子：

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//信号量的数据结构
typedef struct{
    int value;
    struct PCB *list;
} semaphore;		



void wait(S){		//请求资源
   S.value--;
    if(S.value < 0) block(S.list);	//无可用资源，阻塞进程
}

void signal(S){			//释放资源
    S.value++;
    if(S.value <= 0) wakeup(S.list);//唤醒进程
}

wait（）通过判断减少一个资源是否可以继续进程，如果可以，进程继续进行，如果不行，那就将此进程放入睡眠队列中。

singal通过释放一个资源，然后判断在此之前计算机的资源有多少个，是否小于等于0，小于的情况就是唤醒睡眠队列下的队首进程利用刚刚释放资源。大于则说明之前计算机的资源充足

实现互斥的例子

A,B 两个进程需要计算机的打印机资源打印数据，两者运行时需要的时间以及次数不确定，此时

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semaphore mutex = 1; // 这是一个互斥信号量，一般设置为1,可以表示一个资源
P(A){
    wait(mutex);
    进程A使用打印机
    singal(mutex);
}
P(B){
    wait(mutex);
    进程B使用打印机
    singal(mutex);
}

两者比较完善地的实现了这两个进程之间的资源的互斥：

空闲让进？实现了

忙则等待？实现了

有限等待？实现了，只要每个进程不是长时间使用打印

让权等待？实现了，不存在CPU为一直运行的状态。

在互斥之中，信号量的初始值一般都赋值为1或者以上，表示一个资源。

实现同步的例子

进程A需要把中间数值放入单缓冲中，进程B需要取出进程A放入的中间数值。单缓冲一次只能一个进程操作，实现同步。

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semaphore empty = 1; //记录单缓冲中空位
semaphore full = 0;	//记录单缓冲的数据 表示同步

P(A){
    wait(empty);
    放入数据;
    singal(full);
}

P(B){
    wait(full);
    放入数据;
    singal(empty);
}

在同步问题中 最为关键的便是确定前驱后继关系。信号初始值设为0表示此进程还没有完成，便于实现同步

经典类型问题

生产者消费者问题

哲学家思考问题

读写进程问题

理发店问题

完善机制-管程

管程定义：编译器设置

条件变量 直接调用阻塞