2.3.1 进程同步和进程互斥

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2.3.1.1 什么是进程同步？

在前面，我们说过进程具有异步性的特征。

而我们想让进程执行的顺序是可预知的，就需要进程同步机制。

曾经在2.1.4.3 管道通信我们说过，读进程和写进程并发地运行，当时我们说过，如果没写满，就不允许读；如果没读空，就不允许写。也就是说是一个先写后读的顺序，而这当中又含有异步性，我们不可控，这就需要进程同步来帮我们解决了。

同步亦称直接制约关系，它是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程，这些进程因为需要在某些位置上协调它们的工作次序而产生制约关系。进程间的直接制约关系就是源于它们之间的相互合作。

2.3.1.2 什么是进程互斥

进程的“并发”需要“共享”的支持。各个并发执行的进程不可避免的需要共享一些系统资源（比如内存，又如打印机、摄像头这样的I/O设备）。我们把资源共享方式分为两种：互斥共享方式和同时共享方式。

之前在2.1.7.1之中我们曾经讲过临界资源的概念。许多物理设备（比如摄像头、打印机）都属于临界资源。此外还有许多变量、数据、内存缓冲区等都属于临界资源。

对临界资源的访问，必须互斥地进行。互斥，也叫做间接制约关系。进程互斥指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待。当前访问临界资源的进程访问结束。释放该资源之后，另一个进程才能去访问临界资源。

对临界资源的互斥访问，可以在逻辑上分为四个部分：

do{entry section;//进入区critical section;//临界区exit section;//退出区remainder section;//剩余区
}

其中进入区负责检查是否可进入临界区，若可进入，则应设置正在访问临界资源的标志（可以理解为数据库我们学过的上锁），以阻止其他进程同时进入临界区。临界区就是访问临界资源的那段代码，退出区负责解除正在访问临界资源的标志（可以理解为“解锁”），剩余区做其他处理。

需要注意的是，临界区有时也叫做临界段。

为了实现对临界资源的互斥访问，同时保证系统整体性能，需要遵循以下原则：

• 空闲让进。临界区空闲时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入。
• 忙则等待。当已有进程进入临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待。
• 有限等待。对于请求访问的进程，应该保证能在有限的时间内进入临界区，这实际上也是我们后面讲的活锁。
• 让权等待。当进程不能进入临界区时，应该立即释放处理机，防止进程忙等待，这实际上是为了防止死锁。

2.3.1.3 小结