現(xiàn)代操作系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計機制，多個進程可以并發(fā)執(zhí)行，CPU在進程之間來回切換，共享某些資源，提高了資源的利用率，但這也使得處理并發(fā)執(zhí)行的多個進程之間的沖突和相互制約關(guān)系成為了一道難題。如果對并發(fā)進程的調(diào)度不當，則可能會出現(xiàn)運行結(jié)果與切換時間有關(guān)的情況，令結(jié)果不可再現(xiàn)，影響系統(tǒng)的效率和正確性，嚴重時還會使系統(tǒng)直接崩潰。

多進程的系統(tǒng)中避免不了進程間的相互關(guān)系。進程間的關(guān)系主要有兩種：同步與互斥。

一、同步

同步關(guān)系，也成為直接制約關(guān)系。指系統(tǒng)中多個進程中發(fā)生的事件存在某種時序關(guān)系，需要相互合作，共同完成一項任務。這些線程需要在某些位置上協(xié)調(diào)他們的工作次序而等待、傳遞信息所產(chǎn)生的制約關(guān)系。進程間的直接制約關(guān)系來源于他們之間的合作。

一個很典型的例子就是公共汽車上司機和售票員直接的關(guān)系，如下所示：

再例如，輸入進程A通過單緩沖向進程B提供數(shù)據(jù)。當該緩沖區(qū)空時，進程B不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，一旦進程A將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)，進程B被喚醒。反之，當緩沖區(qū)滿時，進程A被阻塞，僅當進程B取走緩沖數(shù)據(jù)時，才喚醒進程A。

二、互斥

互斥關(guān)系，也稱為間接制約關(guān)系。由于各進程要求共享資源，而有些資源需要互斥使用，因此各進程間競爭使用這些資源，進程的這種關(guān)系為進程的互斥。

一個很典型的例子就是系統(tǒng)的不同的進程同時要求使用打印機，如下圖所示。

三、同步和互斥的特點比較

四、臨界資源和臨界區(qū)

1）臨界資源

一次只能被一個進程所占用的資源就是所謂的臨界資源。比如：打印機。

2）臨界區(qū)

訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。多個進程的臨界區(qū)成為相關(guān)臨界區(qū)。

為了保證臨界資源的正確使用，可以把臨界資源的訪問過程分成四個部分：

①進入?yún)^(qū)。為了進入臨界區(qū)使用臨界資源，在進入?yún)^(qū)要檢查可否進入臨界區(qū)，如果可以進入臨界區(qū)，則應設(shè)置正在訪問臨界區(qū)的標志，以阻止其他進程同時進入臨界區(qū)。

②臨界區(qū)。進程中訪問臨界資源的那段代碼，又稱臨界段。

③退出區(qū)。將正在訪問臨界區(qū)的標志清除。

④剩余區(qū)。代碼中的其余部分。

使用臨界區(qū)時必須遵守的規(guī)則：

①空閑讓進：臨界資源空閑時一定要讓進程進入，不發(fā)生“互斥禮讓”行為。

②忙則等待：臨界資源正在使用時外面的進程等待。

③有限等待：進程等待進入臨界區(qū)的時間是有限的，不會發(fā)生“餓死”的情況。

④讓權(quán)等待：進程等待進入臨界區(qū)是應該放棄CPU的使用。

參考資料：

http://www.eygle.com/digest/2004/12/osprocess_lock_latchs_emaphores.html

http://c.biancheng.net/cpp/html/2596.html

http://blog.jobbole.com/86709/

http://www.cnblogs.com/CareySon/archive/2012/04/14/Process-SynAndmutex.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的进程的同步与互斥的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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