信号量机制思维脑图思维导图

生杀予夺

2024-03-12

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信号量

管程说明

进程互斥

信号量，进程互斥，进程管理等内容讲解

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思维导图大纲

整型信号量

用一个整数型变量作为信号量，数值代表某种资源数

对信号量只能初始化、P、V操作

不满足让权等待

P、V操作是原语

记录型信号量※※※

重中之重，见笔记，不乱

wait操作先value--，再判断是否<0

signal操作先value++，再判断是否<=0

value含义

S.value > 0，表示此类可用资源数量

S.value <= 0，表示此类资源已无，或还有因请求该资源而阻塞的进程，绝对值为等待该资源的进程数目

特点

除了有表示剩余资源数的整型，还有一个队列指针

软件实现互斥关注的是谁要使用资源，而信号量机制关注的是剩多少资源可使用

利用队列指针把不能使用资源的进程阻塞唤醒，从而不会出现无限循环，导致忙等

实现进程互斥、同步

互斥

semaphore mutex = 1；

临界区前P（mutex）

临界区后V（mutex）

同步

判断事件的前后关系，然后判断引起事件的进程

该事件需要某信号量，前V后P

前者释放什么资源（后者申请什么资源），就V（S）（P（S））

大部分同步问题，某信号量的PV分别在不同的进程代码中

进程同步互斥问题※※※

见笔记

生产者消费者问题及其变形

最基础empty = n,full = 0

多产品不同数量问题

如产品1取1件，产品2取2件才能组装

这种问题同步信号量为empty=n，产品1 = 0，产品2 = 0，产品1最大值 = n-2，产品2最大值 = n - 1

生产者生产前要检查是否有空位 + 是否达到最大值，否则会死锁

消费者取走产品后要V最大值

吸烟者问题

见笔记，比较基础

读者-写者问题

读者-写者问题在遇到互斥-不互斥问题时是通解，凡是不要互斥的都参考读者，凡是要互斥的都用一个信号量卡住彼此即可

利用int count实现了读-读不互斥，也因为这个当源源不断的到来读进程时，会导致饥饿

读写公平：信号量w，思想见笔记

写优先：实际上就是两个读者进程，只不过写者这个“读者”进程比较特殊，他一进来要锁住读者（信号量read），而读者把读写公平的w改为read即可，具体见笔记

哲学家进餐问题

这个笔记非常详细见笔记

申请多个资源不死锁

见笔记，只需要一个大锁和int型各个资源数

利用无限循环不阻塞

营业员与顾客问题

笔记上也有，四种情况很详细

AB数量差问题

见笔记，还有解释

杂碎注意

需要多个资源时，尤其多个P连在一起，要判断是否死锁

第一个数据必须P1读，第二个数据必须P2读 ...

初始S1 = 1,S2 = 0,S3 = 0。。。

P1中P(S1)，V（S2）

P2中P(S2)，V（S3）。。。

某进程连续N次操作后其余进程才能操作

mutex1 = 1；表示限制N次操作内的访问

P(mutex1)；for(n次){} V（mutex1）；

基本思想参考哲学家进餐问题中限制只能有n个哲学家同时进餐

管程

解决信号量机制编程麻烦易出错的问题，封装思想

组成

共享数据结构

对数据结构的初始化

一组用来访问数据结构的过程（函数）

基本特征

各外部进程/线程只能通过管程提供的特定“入口”才能访问共享数据

每次仅允许一个进程在管程内执行其内部过程

管程中可以设置条件变量及等待/唤醒操作解决同步问题

管程可以实现互斥和同步

管程中条件变量x ≈ 信号量，但是wait、signal操作不判断x的值，只阻塞/唤醒

各进程必须互斥访问管程的特性由编译器实现

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3.16

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1.1

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