同步與互斥

簡介

臨界資源

雖然多個程序可以共享系統中的各種資源，但其中許多資源一次隻能為一個程序所使用，我們把一次僅允許一個程序使用的資源稱為臨界資源。許多實體裝置都屬于臨界資源，如列印機等。此外，還有許多變量、資料等都可以被若幹程序共享，也屬于臨界資源。

對臨界資源的通路，必須互斥地進行，在每個程序中，通路臨界資源的那段代碼稱為臨界區。為了保證臨界資源的正确使用，可以把臨界資源的通路過程分成四個部分：

- 進入區。為了進入臨界區使用臨界資源，在進入區要檢查可否進入臨界區，如果可以進入臨界區，則應設定正在通路臨界區的标志，以阻止其他程序同時進入臨界區。

- 臨界區。程序中通路臨界資源的那段代碼，又稱臨界段。

- 退出區。将正在通路臨界區的标志清除。

- 剩餘區。代碼中的其餘部分。

do {

entry section; //進入區

critical section; //臨界區

exit section; //退出區

remainder section;//剩餘區

} while(true)

同步

同步亦稱直接制約關系，它是指為完成某種任務而建立的兩個或多個程序，這些程序因為需要在某些位置上協調它們的工作次序而等待、傳遞資訊所産生的制約關系。程序間的直接制約關系就是源于它們之間的互相合作。

例如，輸入程序A通過單緩沖向程序B提供資料。當該緩沖區空時，程序B不能獲得所需資料而阻塞，一旦程序A将資料送入緩沖區，程序B被喚醒。反之，當緩沖區滿時，程序A被阻塞，僅當程序B取走緩沖資料時，才喚醒程序A。

互斥

互斥亦稱間接制約關系。當一個程序進入臨界區使用臨界資源時，另一個程序必須等待, 當占用臨界資源的程序退出臨界區後，另一程序才允許去通路此臨界資源。

例如，在僅有一台列印機的系統中，有兩個程序A和程序B，如果程序A需要列印時, 系統已将列印機配置設定給程序B,則程序A必須阻塞。一旦程序B将列印機釋放，系統便将程序A喚醒，并将其由阻塞狀态變為就緒狀态。

為禁止兩個程序同時進入臨界區，同步機制應遵循以下準則：

空閑讓進。臨界區空閑時，可以允許一個請求進入臨界區的程序立即進入臨界區。

忙則等待。當已有程序進入臨界區時，其他試圖進入臨界區的程序必須等待。

有限等待。對請求通路的程序，應保證能在有限時間内進入臨界區。

讓權等待。當程序不能進入臨界區時，應立即釋放處理器，防止程序忙等待。

其他

程序（線程）之間的兩種關系：同步與互斥。

所謂互斥，是指散布在不同程序之間的若幹程式片斷，當某個程序運作其中一個程式片段時，其它程序就不能運作它們之中的任一程式片段，隻能等到該程序運作完這個程式片段後才可以運作。

所謂同步，是指散步在不同程序之間的若幹程式片斷，它們的運作必須嚴格按照規定的 某種先後次序來運作，這種先後次序依賴于要完成的特定的任務。　　

顯然，同步是一種更為複雜的互斥，而互斥是一種特殊的同步。也就是說互斥是兩個線程之間不可以同時運作，他們會互相排斥，必須等待一個線程運作完畢，另一個才能運作，而同步也是不能同時運作，但他是必須要安照某種次序來運作相應的線程（也是一種互斥）！　

是以：

互斥：是指某一資源同時隻允許一個通路者對其進行通路，具有唯一性和排它性。但互斥無法限制通路者對資源的通路順序，即通路是無序的。　　

同步：是指在互斥的基礎上（大多數情況），通過其它機制實作通路者對資源的有序通路。在大多數情況下，同步已經實作了互斥，特别是所有寫入資源的情況必定是互斥的。少數情況是指可以允許多個通路者同時通路資源。

使用者空間

核心空間