操作系统第二章——进程与线程(圆满)

欲渡黄河冰塞川，将登太行雪满山

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2.3.7 生产者消费者问题

PV操作题目分析步骤:
1．关系分析。找出题目中描述的各个进程，分析它们之间的同步、互斥关系。
2．整理思路。根据各进程的操作流程确定P、V操作的大致顺序。
3.设置信号量。并根据题目条件确定信号量初值.(互斥信号量初值一般为1，同步信号量的初始值要看对应资源的初始值是多少)

能否改变相邻的PV操作的顺序

这里没有将使用产品放入到PV之间是因为放入之后，原则上是可以的，但是对临界资源锁的时间也会变长，对系统的效率造成影响

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2.3.8 多生产者多消费者问题

前V后P:同步关系中，前面时间发生之后发生V操作，后面事件发生之前发生P操作

问题描述

关系分析

各个进程之间的PV操作

互斥关系很简单：就是在访问临界资源之后分别对临界变量实行一个P操作 一个V操作，
同步关系：前面事件发生之后我们实行一个V操作，后面事件发生之前执行一个P操作

设置信号量

对于实现互斥关系来说，我们当然需要设置一个初值为1的互斥信号量
对于同步关系我们需要根据具体的情况设置同步变量的值，这里由于刚开始的时候盘中是没苹果的，所以设置apple 设置为0，同样的srange也设置为0 ，刚开始的时候盘子本来就是空的所以设置为1

若是不设置互斥信号量

通过分析我们发现即使不设置专门的互斥变量mutex,也不会出现多个进程同时访问盘中的现象，原因在于，本题中的缓冲区大小为1，在任何时刻，apple,orange,plate 三个同步信号量最多只有一个是1 ，因此在任何时刻，最多只有一个进程的P操作不会被阻塞，并顺利的进入临界区

缓冲区大于一

这个盘子并不是是一个人一个盘子，有可能两个进程申请的是一个盘子，所以有可能会数据覆盖，

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2.3.9 吸烟者问题

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2.3.10读者写者问题

实现

实现2

这里说一下为什么要加mutex。
比如：当count=0时，第一个读者进程执行到p(rw),rw=0,假设此时时间片到了，切换到第二个读者进程,第二个进程发现count=0,则执行p(rw)，但是此时rw=0，于是第二个进程被堵在p（rw）这里，同理，后面的可能会有多个进程堵在p(rw)，只有当第一个进程再次获得时间片，执行count++,让count不为0，然后其他进程就可以直接绕过if直接进行count++来访问文件，但是第三个读者进程和后面的几个可能堵在p(rw)的多个读者进程则必须得等count–为0后才可以再次和写进程竞争来访问文件，对count的访问没有做到一气呵成，会导致本来一些进程一直堵在p（rw）。

实现3

在上面的算法中，读进程是优先的，即当存在读进程时，写操作将被延迟，且只要有 一个读进程活跃，随后而来的读进程都将被允许访问文件。这样的方式会导致写进程可能长时间等待，且存在写进程“饿死”的情况。
若希望写进程优先，即当有读进程正在读共享文件时，有写进程请求访问，这时应禁止后续读进程的请求，等到已在共享文件的读进程执行完毕，立即让写进程执行，只有在无写进程执行的情况下才允许读进程再次运行。为此，增加一个信号量并在上面程序的writer()和 reader()函数中各增加一对PV操作，就可以得到写进程优先的解决程序

加了之后依然是可以实现多个读进程并行的，若是此时有读进程申请w释放w之后，此时count不为零，下一个读不会p(rw),所以依然进入读文件，若是此时是读过写，最后一个读文件未完成的时候rw未释放所以是不支持写的，但是写进程也申请了P(w),所以下一个读进程需要等这个写进程释放才能继续读

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2.3.11哲学家进餐问题

解决方式

方案三

增加一个互斥信号量，使得只有左右筷子都存在的时候才会取，并且取筷子操作一气呵成，若是先进行第一个哲学家，然后进行4号哲学家，则依然可能会拿到一个筷子

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2.3.12 管程

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为什么引入管程？

管程的定义和基本特征

管程解决生产者消费者问题

Java中类似管程的机制

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2.4.1 死锁的概念

知识总览

什么是死锁

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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2.4.2预防死锁

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

(那如果说P3进程需要使用到1不是就要一直堵塞了？)

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2.4.3 避免死锁（银行家算法）

知识总览

什么是安全序列

银行家算法

安全状态

不安全状态

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2.4.4死锁的检测和解除

死锁的检测

死锁的解除

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