操作系统学习：进程管理（续）

进程互斥的软件实现方法

单标志法

有一个需要注意的点就是，注意上图中的while是一个死循环，因为while括号后面是一个分号。
但是单标志法也有问题：

双标志先检查法

双标志后检查法

Peterson算法

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进程互斥的硬件实现方法

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中断屏蔽方法

TestAndSet指令

Swap指令

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信号量机制（记录型信号量重点）

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信号量机制

信号量机制—整型信号量

信号量机制—记录型信号量

以下面的例子进行解释（注意结合上面图中的wait和signal原语代码部分进行分析）：

现在假设CPU为P0进程服务，则会调用wait原语，先对value进行-1，然后系统判断此时是有打印机资源的，于是分配一台打印机给P0：

然后假设CPU切换到了P1进程，同样的，执行wait原语，进行value-1，系统分配一台打印机资源给P0进程，此时value为0了，因为两台打印机都分配完了：

然后CPU又到了P2进程，执行wait原语，value-1导致value的值现在为-1，结合代码可以知道，当value小于0时，说明此时系统内没有剩余的资源可以给P2了，所以P2进程会被block原语所阻塞，并被挂到等待队列L当中：

接下来CPU又为P3进程服务，同理如下：

假设现在CPU又到了为P0服务，P0在使用完打印机之后，执行signal原语，结合代码可以知道，在signal原语中首先会对value+1，所以value由原来的-2变为-1，因为现在-1依然小于等于0，就意味着在等待队列当中依然还有进程正在等待使用这个资源，所以P0进程会在signal原语当中进行一个wakeup原语的操作来唤醒等待队列当中位于队头的进程，并将打印机资源分配给它：

下面的分析都是依葫芦画瓢，不再赘述。
总结一下记录型信号量：

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用信号量机制实现进程互斥、同步和前驱关系

信号量机制实现进程互斥

信号量机制实现进程同步

什么是进程同步？

信号量机制实现前驱关系

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生产者消费者问题

问题描述：

上图中假设缓冲区的大小为5。
依照题目的意思，现在缓冲区是空的，所以生产者可以把产品放入缓冲区中：

如上图中显示，此时缓冲区已经满了，所以生产者无法再往里面冲入产品：

同样，只有缓冲区不为空时，消费者才能从中取出产品，否则必须等待。


根据上述分析，我们设置信号量如下：

如何实现

最好是不要将不相关的代码放到临界区代码之中（即PV操作之间），因为这会降低进程的并发度。

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多生产者-多消费者问题

问题描述

问题分析

代码实现

思考下面的问题：

总结一下：

吸烟者问题

问题描述

问题分析

代码实现

总结一下：

读者-写者问题

问题描述

问题分析

代码实现

但是上面的代码会有以下问题：

解决办法如下：

所以最后的完整版代码如下：

但是这样的解决方式也有弊端：

解决的方法同之前的一样，再加一个互斥信号量即可：

总结一下：

哲学家进餐问题

问题描述

问题分析

错误方式如下：

代码实现

总结一下：

管程

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为什么要引入管程

管程的定义和基本特征

用管程解决生产者消费者问题

总结一下：

Java语言当中也有类似于这样的管程机制：

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死锁

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什么是死锁

死锁、饥饿、死循环的区别

死锁产生的必要条件

什么时候会发生死锁

死锁的处理策略

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死锁的处理—预防死锁

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破坏互斥条件

破坏不剥夺条件

破坏请求和保持条件

破坏循环等待条件

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死锁的处理策略—避免死锁（非常重要）

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什么是安全序列

所以分析结果得知，给B借30亿是不安全的。


所以由上面两张图可以知道，按照T->B->A,A->T->B的顺序给他们借钱是可行的。

安全序列、不安全状态、死锁的关系

银行家算法

以该问题为例进行银行家算法的分析：

我们会将剩余的可用资源与每一个进程进行比对，如上图是对P0进行匹配，发现是无法满足P0进程所需要的资源数的。

上图中，与P1进程进行比对时，发现是可以满足P1进程的资源需要的，所以我们如果把资源分配给P1资源的话，等P1进程任务结束后就会归还资源，所以剩余可用资源数就可以增加到（5，3，2），因为P1进程是安全的，所以我们将其加入安全序列。
接下来我们进行第二轮的对比：

和P0对比，发现无法满足，于是继续往下：

P1进程因为已经确认是安全的，且运行完毕了，所以不再考虑P1。与P2进程比睿，发现也无法满足：

与P3比对，发现是可以满足其资源需求的，于是分配给它，和P1进程的做法一样：

剩余资源数进行一个更新：

然后以此类推即可：

这是理论推导，而在考试做题中用笔算会由更快的解法：

然后更新剩余可用资源数：

这样的方法可以更快的找到安全序列。

接下来还有找不安全序列的例子：



用代码实现银行家算法：

修改完数据之后：

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死锁的处理策略—检测和解除

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死锁的检测

死锁的接触

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