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软件方法实现互斥

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lexingsen
发布2022-02-25 09:09:10
5930
发布2022-02-25 09:09:10
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文章被收录于专栏:乐行僧的博客

一.单标志法 轮流交替使用。 缺点:当有一个进程不再进入临界区,便不能修改公共变量的turn,来标识另外一个进程可以进入临界区。因此另外一个进程将永久不能进入临界区,违背“空则让进”的原则

代码语言:javascript
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A进程
while (turn != A);
critical section 临界区
turn = B
remainder section 剩余区

B进程
while (turn != B);
critical section
turn = A
remainder section

二.双标志先检查法 为了解决在单标志法中出现的违背“空则让进”的原则的问题,增加一个变量用于检查对方的状态。

代码语言:javascript
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bool flag[2] = {false, false}; 
flag[A]==true 表示A正在使用临界区
flag[B]==true 表示B正在使用临界区

A进程
while (flag[B]==true); 当B在临界区便一直循环检查 (1) 
flag[A]=true; 表示A自己在临界区域中              (3)
critical section
flag[A]=false; 表示A自己退出临界区
remainder section


B进程
while (flag[A]==true); 当A在临界区便一直循环检查 (2) 
flag[B]=true; 表示B自己在临界区域中              (4)
critical section
flag[B]=false; 表示B自己退出临界区
remainder section

优点:不需要交替进入临界区,可以连续使用 缺点:两个进程可能会同时进入临界区,初始状态,A与B进程均不在临界区内,所以flag[A]==flag[B]=false,此时按照CPU若按照,(1)(2)(3)(4)的顺序进行执行,A,B进程都能检查到对方不在临界区中,然后进入临界区,分别置自己的值为true,但此时临界区中有两个互斥的进程,违背“忙则等待”的原则。出现这种问题的原因是:检查对方的状态和置自己的状态这两步操作之间存在漏洞,不是原子的。

三.双标志后检查法 为了解决在双标志先检查法中出现的违背“忙则等待”的原则的问题,双标志后检查法的做法是:首先更改自己的状态为进入临界区,然后再检查对方是否在临界区中。

代码语言:javascript
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flag[2] = {false, false};
A进程
flag[A]=true;  (1)
while (flag[B]==true); (3)
critical section
flag[A]=false;
remainder section;


B进程
flag[B]=true; (2)
while (flag[A]==true); (4) 
critical section
flag[B]=false;
remainder section;

优点:双标志后检查法解决了在双标志先检查法中出现的违背“忙则等待”原则的问题。 缺点:可能会造成饥饿现象,违背“有限等待”的原则。 原因:CPU可能是按照(1)(2)(3)(4)的顺序执行程序,此时A与B进程均将自己的状态修改为进入临界区,此时执行(3)(4),A,B进程均检查到对方在临界区中,最终造成饥饿,违背“优先等待”的原则。

四.peterson算法 为了解决双标志后检查出现的违背“有限等待”的原则,提出了peterson算法,该算法基于比较绅士友好的想法,A与B都声明自己对于临界区的占有权flag[A]=true,flag[B]=true,但是它们比较绅士,考虑到双方都要声明对临界区的占用权,最终会争吵的难分难舍,不分高低。所以双方都各自非常绅士的说到,虽然我对临界区有占有权,但是你要的话可以让你优先使用,不要客气,因此设置一个turn变量表示临界区让谁用。

代码语言:javascript
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A进程
flag[2] = {false, false};

flag[A]=true;我有占有权 turn=B;你先用,不要客气
while (flag[B]==true && turn==B);
critical section
flag[A]=false;
remainder section

B进程
flag[2] = {false, false};

flag[B]=true;我有占有权 turn=A;你先用,不要客气
while (flag[A]==true && turn==A);
critical section
flag[B]=false;
remainder section

优点:peterson算法完美的遵守了空则让进,有限等待,忙则等待的原则。但是,当A或B进程其一在临界区中,而此时处理机调度B或A时,while循环进行了忙轮询,浪费消耗处理机时间,违背“让权等待”的原则。

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