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管程

信号量 PV 机制的问题：编程困难，容易出错

管程的定义与基本特征

管程是一种特殊的软件模块，由以下部分组成：(就像是个类)

  1. 局部于管程的 共享数据结构 说明
  2. 对该数据结构进行操作的 一组函数
  3. 对局部于管程的共享数据设置初始值的语句
  4. 管程有一个名字

管程的基本特征 （像单例模式）

  1. 局部于管程的数据只能被局部于管程的过程所访问；
  2. 一个进程只有通过调用管程内的过程才能进入管程访问共享数据
  3. 每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程

拓展1：用管程解决生产者消费者问题

管程伪代码
monitor ProducerConsumer
condition full, empty; // 条件变量用来实现同步
int count = 0; // 缓冲区中的产品数
void insert(Item item) { // 把产品 item 放入缓冲区
if (count == N) wait(full);
count++;
insert_item(item);
if (count == 1) signal(empty);
}
Item remove() { // 从缓冲区取出一个产品
if (count == 0) wait(empty);
count--;
if (count == N - 1) signal(full);
return remove_item();
}
end monitor;
生产者通过管程实现
// 生产者进程
producer() {
while (1) {
item = 生产一个产品;
ProducerConsumer.insert(item); // 管程插入
}
}
消费者利用管程实现
// 消费者进程
consumer() {
while (1) {
item = ProducerConsumer.remove();
消费产品 iteml;
}
}
  • 由编译器负责实现各进程互斥地进入管程的过程

拓展2：Java 中类似管程的机制

就是 synchronized 关键字，在修饰方法时，可以保证在同一时刻方法仅被一个线程调用