計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第二版）課件：管程機(jī)制

鎖機(jī)制、專用指令等存在“忙等”現(xiàn)象由用戶編寫(xiě)同步控制代碼：加重了用戶負(fù)擔(dān)！各同步原語(yǔ)操作分散在用戶程序中，系統(tǒng)無(wú)法有效地控制和管理；

用戶編程時(shí)若使用wait()/signal()操作不當(dāng)，后果嚴(yán)重（死鎖）基于以上情況，1971年DIjkstra提出了“秘書(shū)進(jìn)程”思想。1973年Hansan和Hoare又將“秘書(shū)進(jìn)程”思想發(fā)展為“管程”概念，把并發(fā)進(jìn)程間的同步操作分別集中在相應(yīng)的管程中。

進(jìn)程同步3.4.4管程機(jī)制1.管程的引人：前述互斥手段的不足：一個(gè)管程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進(jìn)程所執(zhí)行（在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上）的一組操作，這組操作能同步進(jìn)程和改變管程中的數(shù)據(jù)3.4.4管程機(jī)制2.管程的定義管程組成：管程名字局部于管程的共享變量的說(shuō)明；對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過(guò)程；初始化局部變量的語(yǔ)句。局部數(shù)據(jù)條件變量過(guò)程1過(guò)程n出口變量初始化代碼管程入口等待調(diào)用進(jìn)程隊(duì)列3.4.4管程機(jī)制2.管程的定義

管程特性：信息隱蔽性

任一時(shí)刻，管程中只能有一個(gè)活躍進(jìn)程3.條件變量每個(gè)獨(dú)立的條件變量是和進(jìn)程需要等待的某種原因（或說(shuō)條件）相聯(lián)系的

當(dāng)定義一個(gè)條件變量時(shí)，系統(tǒng)就建立一個(gè)相應(yīng)的等待隊(duì)列。

條件變量的操作：C.wait:阻塞調(diào)用進(jìn)程，并使管程可用C.signal:喚醒相應(yīng)條件變量上的等待進(jìn)程Javawait()notify()C#monitor.wait()monitor.pulse()3.條件變量

引入條件變量后的一個(gè)可能問(wèn)題：進(jìn)程Q執(zhí)行C.wait()阻塞；進(jìn)程P執(zhí)行C.signal()喚醒進(jìn)程Q后，管程中有兩個(gè)活躍進(jìn)程問(wèn)題：解決方法：P等待，直到Q退出管程或等待另一個(gè)條件Q等待，直到P退出管程或等待另一個(gè)條件Hanson采用了折中的方法:規(guī)定C.signal()為過(guò)程體最后一個(gè)操作，當(dāng)進(jìn)程P執(zhí)行完畢后，P退出管程，另一個(gè)進(jìn)程Q執(zhí)行。這兩種方法各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)？typePC=monitor in,out,count:int;buffer[N]:item; notfull,notempty:condition; procedureput(item)procedureget(item){{if(count==N)thenif(count=0)thennotfull.wait();notempty.wait();buffer(in)=item;nextc=buffer(out);in=(in+1)modN;out=(out+1)modN;count=count+1;count=count-1;notempty.signal();notfull.signal();}}Beginin=out=count=0;end3.4.4管程機(jī)制4.利用管程解決生產(chǎn)者--消費(fèi)者問(wèn)題

PC管程定義：procedureproducerprocedureconsumer{{while(true)while(true){{produceranitem;PC.get(item);PC.put(item);consumetheitem;}}}}

monitor.enter;PC.put(item);monitor.leave;3.4.4管程機(jī)制4.利用管程解決生產(chǎn)者--消費(fèi)者問(wèn)題

生產(chǎn)者及消費(fèi)者算法描述：以下關(guān)于管程的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）管程是進(jìn)程同步工具，解決信號(hào)量機(jī)制大量同步操作分散的問(wèn)題管程每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入管程管程中signal操作的作用和信號(hào)量機(jī)制的V操作相同管程是被進(jìn)程調(diào)用的，是語(yǔ)法范圍，無(wú)法創(chuàng)建和撤銷ABCD提交單選題10分下面關(guān)于管程的說(shuō)法，不正確的是（）管程是一種進(jìn)程同步機(jī)制管程是一種編程語(yǔ)言成分管程是一種系統(tǒng)調(diào)用管程比信號(hào)量更容易保證并行編程的正確性ABCD提交單選題10分下面關(guān)于管程的描述中錯(cuò)誤的是（

）管程是一種進(jìn)程同步機(jī)制，解決信號(hào)量機(jī)制中大量同步操作分散的問(wèn)題管程機(jī)制需要編譯器的支持任一時(shí)刻，管程中只能有一個(gè)活躍進(jìn)程管程外過(guò)程可以