1. 进程的并发执行

并发的特点：进程的执行是间断性的；进程的相对执行速度是不可预测的；在并发执行的情况下，共享资源的使用会带来一些制约。
举例来说，有两台ATM机，两个人分别用同一个账进行取款，相当于两个进程。该账户余额为5000元，那么在取款前ATM机就会几乎同时读取系统内的余额数字，即两台ATM机都读入了5000元并显示给用户看。然后1 ATM取钱1000，2 ATM取钱2000，可是由于两台ATM之前读取的余额是5000，所以操作完成后，存入数据库的余额数值就会是4000(如果ATM1先完成操作)或3000(如果ATM2先完成操作。无论是哪种情况，这明显与事实不符合，这就是并发进程会产生的问题之一。
从上述案例可知，有些进程之间，其实是有先后顺序要求的，再比如提取数据、复制数据、显示数据、写入数据四个进程，由于进程的并发性，如果显示数据先执行，则可能会显示一个错误的数据(提取数据还未执行完毕)。通常来说，提取数据是一定要先执行完毕才可以执行后续步骤，而复制数据和显示数据其实可以同时执行。同一轮的复制数据和显示数据执行完毕后，才可以执行写入数据。因此进程之间的制约关系就很明显了。

2.进程互斥

2.1 基本概念

竞争条件
两个或多个进程读写某些共享数据区域时，而最后的操作结果取决于进程运行的精确时序，也就是谁先谁后会导致不同的结果。这种情况就叫做竞争条件。
进程互斥(Mutual Exclusive)
由于各进程要求使用共享资源(变量、文件等），而这些资源需要排他性使用(非我莫属)，各进程之间竞争使用这些资源的情况，就叫做进程互斥。
临界资源(critical resource)
系统中某些资源一次只允许一个进程使用，这样的资源称为临界资源或共享变量或互斥资源。
临界区或互斥区(critical section)
各个进程中对某个临界资源(共享变量)实施操作的程序片段。
临界区(互斥区)的使用原则：

没有进程在临界区时，想进入临界区的进程可进入；
不允许两个进程同时处于其临界区中；
在临界区外运行的进程不得阻塞其他进程进入临界区；
不得使进程无限期等待进入临界区；

2.2 进程互斥的软件解决办法

软件方案：Dekker解法、Peterson解法
1).用一个free标志，标识临界区是否为空闲，true标识有，false标识没有。初值为false。但是这种简单的思路仍会有以下问题：即P进程执行到while判断后还没改变free标识就退出cpu了(因为一条看似简单的语句其实在机器语言里是分很多步执行的)，而此时Q进程进来执行到临界区。这样临界区就有两个进程在执行了。所以，要将while(free)和free=true合并为一句原语。

问题描述：

一个或多个生产者生产某种类型的数据放置在缓冲区中；
有消费者从缓冲区中取数据，每次取一项；
只能有一个生产者或消费者对缓冲区进行操作；
要解决的问题：
当缓冲区已满时，生产者不会继续向其中添加数据；
当缓冲区为空时，消费者不会从中取走数据

避免忙等待：睡眠与唤醒操作(原语)，下图的代码可有助于理解上述问题

4.信量及P、V操作

这是一种特殊的同步机制，既能解决同步问题，又能解决互斥问题(可以看作一种特殊的同步)。

4.1 信量

信量是一个特殊的变量，用于进程间传递信息的一个整数值。对信量只能实施三种操作：初始化，P和V

4.3 PV操作解决进程间互斥问题

分析并发进程的关键活动，划定临界区
设置信量mutex(mutual exclusive)，初值为1
在临界区前实施P(mutex)操作
在临界区之后实施V(mutex)操作

5. 案例分析

5.1 生产者/消费者问题

6.本章重点

基本概念
- 竞争条件、临界区
- 进程同步、进程互斥
- 自旋锁、忙等待
信量、PV操作
经典问题模型及解决方案
- 生产者-消费者问题
- 读写者问题
重要名词：竞争条件、忙等待、临界资源、临界区、进程互斥、进程同步、信量、PV操作、锁、自旋锁、生产者消费者问题、读写者问题

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