併發：互斥與訊號量
一、關鍵術語
1原子操作：乙個或多個指令的序列，對外是不可分的；即沒有其他程序可以看到其中間狀態或者中斷此操作。
2.臨界區（critical section）：是一段**，在這段**中程序將訪問資源；只能有乙個程序在此段**中執行。
3.互斥（mutual exclusion）：當乙個程序在臨界區訪問共享資源時，其他程序不能進入臨界區訪問任何資源。
二、互斥
1.為什麼要互斥：因為當多個程序同時執行在臨界區對共享資源進行操作時，可能會導致得到非預期結果。
2.互斥的實現
2.1硬體方法
2.1.1 中斷禁用
在單處理器機器中，併發程序只能序列執行，所以只要禁止對臨界區的中斷即可保證互斥。
缺點：導致效率降低；不能用於多處理器機器。
2.1.2 專用機器指令
設計專門的指令，保證指令執行是原子的。
1）.比較和交換指令
intcompare_and_swap(int &word, int testval, int newval)
intoldval=word;
if(old==testval)word=newval;
returnoldval;
compare_and_swap是機器指令，在執行期間不會被中斷。
while(compare_and_swap(a,0,1)==1); //初始化a=0
//臨界區
a=0;
第乙個程序執行時，a=0，指令返回0，所以程序進入臨界區，然後a=1,其他程序無法進入臨界區。
缺點：使用了忙等待，無法進入臨界區的程序一直在執行指令，消耗cpu時間。
2.1.3 訊號量(semaphore)
訊號量是程序間傳遞訊號的乙個整數值。只能進行三種操作，初始化、遞減和增加。
1）乙個訊號量s可以被初始化為非負整數
2）wait(s)操作使s減1。如果s變成負數，則將執行wait的程序阻塞，放進s的等待佇列中。如果s為正，則繼續執行（進入臨界區）
3）signal(s)使s增加1。如果s小於等於0，則說明在s的等待佇列中有程序被阻塞，所以將其中乙個程序解除阻塞。
開始時，s被初始化為正數，s等於能同時進入臨界區的解除程序數，當進入臨界區的程序數超過初始值後，執行wait()的程序進入等待佇列，並阻塞（避免了忙等待），s值小於0，其絕對值|s|等於等待佇列中程序數。
訊號量的實現：
因為訊號量也是共享資源，對其操作也需要互斥，可以用cmp&swap實現。
如：wait(s)
while(compare_and_swap(s.flag,0,1)==1);
s.count--;
if(s.count<0)
{ //阻塞該程序 s.flag=0
s.flag=0;//讓其他程序通過while
signal類似。
這裡也需要忙等待，但是這裡忙等待的物件是wait和signal，他們的操作相對於臨界區來說很短，所以開銷可以接受。
總結：
比如臨界區c是廁所，訊號量s表示同時能進廁所的人數。
不使用訊號量時：
第乙個人進入c後，其他人只能在外面等待，並且不斷詢問裡面的人好了沒。
使用訊號量：
增加了房間s和b，要上廁所時，先到s裡面那c的鑰匙（訊號量的初始值即為鑰匙總量），拿到的進入c，拿不到的進入b休息室（阻塞）。s每次也只能通過乙個人，其他人也需要在s外面忙等待，但通過s的時間遠小於c，所以等待時間不長。從c出來後，如果b中有人，就將鑰匙給b中的人，即當s.count<=0是解除阻塞程序。
互斥與併發 2 訊號量
1.訊號量 semaphore 為了達到訊號量的預期效果，可把訊號量看做具有整數值得變數，在它之上定義三個操作 1 乙個訊號量可以初始化為乙個非負數 2 semwait操作使訊號量減1 國內的教材將該操作稱為p 如果變成負數，那麼執行semwait的程序被阻塞，並被移入阻塞佇列。否則該程序繼續執行 ...
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互斥量 mutex 互斥量表現互斥現象的資料結構，也被當作二元訊號燈。乙個互斥基本上是乙個多工敏感的二元訊號，它能用作同步多工的行為，它常用作保護從中斷來的臨界段 並且在共享同步使用的資源。mutex本質上說就是一把鎖，提供對資源的獨佔訪問，所以mutex主要的作用是用於互斥。mutex物件的值，只...
訊號量 互斥量
lonelycatcher if only as first.來自 訊號量用在多執行緒多工同步的，乙個執行緒完成了某乙個動作就通過訊號量告訴別的執行緒，別的執行緒再進行某些動作 大家都在semtake的時候，就阻塞在 而互斥鎖是用在多執行緒多工互斥的，乙個執行緒占用了某乙個資源，那麼別的執行緒就無法...