管程(Monitors，也稱螢幕)(重點)
基本概念
一種程式結構，結構内的多個子程式（對象 “對象 (計算機科學)”)或子產品 “子產品 (程式設計)”)）形成的多個工作線程 “工作 (資訊學)”)互斥通路共享資源。
這些共享資源一般是硬體裝置或一群變量。
管程實作了在一個時間點，最多隻有一個線程在執行管程的某個子程式。與那些通過修改資料結構實作互斥通路的并發程式設計相比，管程實作很大程度上簡化了程式設計。
管程提供了一種機制，線程可以臨時放棄互斥通路，等待某些條件得到滿足後，重新獲得執行權恢複它的互斥通路。
1 死鎖
-
臨界資源
每次隻允許一個程序通路的資源，分硬體臨界資源、軟體臨界資源。
-
臨界區
每個程序中通路臨界資源的那段程式叫做臨界區。
程序對臨界區的通路必須互斥，每次隻允許一個程序進去臨界區，其他程序等待。
臨界區管理的基本原則(重點)
①如果有若幹程序要求進入空閑的臨界區，一次僅允許一個程序進入
②任何時候，處于臨界區内的程序不可多于一個。如已有程序進入自己的臨界區，則其它所有試圖進入臨界區的程序必須等待
③進入臨界區的程序要在有限時間内退出，以便其它程序能及時進入自己的臨界區
④如果程序不能進入自己的臨界區，則應讓出CPU，避免程序出現“忙等”
1.1 死鎖的定義
一組程序中，每個程序都無限等待被該組程序中另一程序所占用的資源，因而永遠無法得到的資源，這種現象稱為程序死鎖，這一組程序就稱為死鎖程序。
如果發生死鎖，會浪費大量系統資源，甚至導緻系統崩潰，注意：
- 參與死鎖的所有程序都在等待資源
- 參與死鎖的程序是目前系統中所有程序的子集
1.2 死鎖的産生原因
資源數量有限、鎖和信号量錯誤使用。
- 資源的使用方式
“申請-配置設定-使用-釋放”模式
- 可重用資源：可被多個程序多次使用，又可分為可搶占資源與不可搶占資源，如處理器、
I/O
- 可消耗資源：隻可使用一次、可建立和銷毀的資源。如信号、中斷、消息等。
1.3 活鎖和饑餓
說明：
如圖，這裡有兩個程序都需要使用資源1和資源2。比如這兩個程序都上cpu執行，但是程序A執行到第二句的時候需要使用資源2，而程序B執行到第二句的時候需要資源1，但是此時恰好都不能獲得各自的資源，這樣就進入忙等待（進入輪詢看資源是否可用），這就是活鎖，也就是先加鎖再輪詢，這樣導緻兩個程序既無進展也沒有阻塞。這和死鎖的概念的差別在于死鎖的時候程序不能進入cpu去執行。
饑餓：資源配置設定政策決定
死鎖與“饑餓”
- 饑餓
程序在競争資源時，一直得不到其想要的資源，因而得不到服務，此時系統中并沒有死鎖
1.4 産生死鎖的必要條件
- 互斥使用（資源獨占）：一個資源每次隻能給一個程序使用
- 占有且等待（請求和保持，部分配置設定）：程序在申請新的資源的同時保持對原有資源的占有。
- 不可搶占（不可剝奪）：資源申請者不能強行的從資源占有着手中多去資源，資源隻能由占有着自願釋放
- 循環等待
存在一個程序等待隊列
｛P1，P2，......，Pn｝
，其中
P1
等待
P2
占有的資源，
P2
P3
占有的資源，…，
Pn
P1
占有的資源，形成一個程序等待環路。
2 資源配置設定圖（RAG：Resource Allocation Graph）
用有向圖描述系統資源和程序的狀态
2.1 資源配置設定圖畫法說明
- 系統由若幹類資源構成，一類資源稱為一個資源類；每個資源類中包含若幹個同種資源，稱為資源執行個體。
- 資源類：用方框表示。資源執行個體：用方框中的黑圓點表示。程序：用圓圈中加程序名表示。
- 配置設定邊：資源執行個體–>程序；申請邊：程序–>資源類
2.2 死鎖定理
- 如果資源配置設定圖中沒有環路，則系統中沒有死鎖；如果圖中存在還禮則系統中可能存在死鎖。
- 如果每個資源類中隻包含一個資源執行個體，則環路是死鎖存在的充分必要條件。例如：
2.3 資源配置設定圖化簡
化簡步驟：
- 1、找一個非孤立、且隻有配置設定邊的程序結點，去掉配置設定邊，将其變為孤立結點
- 2、再把相應的資源配置設定給一個等待該資源的程序，即将該程序的申請邊變為配置設定邊。
- 3、重複上述步驟直到找不到資源配置設定結點。完成之後如果所有結點都變為孤立結點則表示系統中沒有死鎖，否則系統存在死鎖。