【正文】 如同傳統(tǒng)的進(jìn)程一樣 ， 在各線程之間也存在著共享資源和相互合作的制約關(guān)系 ， 致使線程在運行時也具有間斷性 。 wait()。 … end 發(fā)送進(jìn)程在利用發(fā)送原語發(fā)送消息之前 ， 應(yīng)先在自己的內(nèi)存空間 ， 設(shè)置一發(fā)送區(qū) a， 見圖 2 12 所示 ， 把待發(fā)送的消息正文 、 發(fā)送進(jìn)程標(biāo)識符 、 消息長度等信息填入其中 ，然后調(diào)用發(fā)送原語 ， 把消息發(fā)送給目標(biāo) (接收 )進(jìn)程 。 系統(tǒng)在處理和存儲變長消息時 ， 須付出更多的開銷 ， 但方便了用戶 。 允許提供服務(wù)的進(jìn)程與多個用戶進(jìn)程之間進(jìn)行交互 ， 也稱為客戶 /服務(wù)器交互 (client/server interaction)。 Receive(mailbox, message)。 我們還可以利用直接通信原語 ， 來解決生產(chǎn)者 消費者問題 。 向管道 (共享文件 )提供輸入的發(fā)送進(jìn)程 (即寫進(jìn)程 )， 以字符流形式將大量的數(shù)據(jù)送入管道；而接受管道輸出的接收進(jìn)程 (即讀進(jìn)程 )， 則從管道中接收 (讀 )數(shù)據(jù) 。 end begin in ∶ = out ∶ = 0。 生產(chǎn)者利用該過程將自己生產(chǎn)的產(chǎn)品投放到緩沖池中 ， 并用整型變量 count來表示在緩沖池中已有的產(chǎn)品數(shù)目 ， 當(dāng) count≥n時 ， 表示緩沖池已滿 ， 生產(chǎn)者須等待 。 begin initialization code。 … perform read operation。 Readcount ∶ = Readcount+1。 processi repeat think。 為了實現(xiàn)對筷子的互斥使用 ，可以用一個信號量表示一只筷子 ， 由這五個信號量構(gòu)成信號量數(shù)組 。 利用 AND信號量解決生產(chǎn)者 — 消費者問題 ar mutex, empty, full:semaphore ∶ = 1, n, 0。 buffer(in) ∶ = nextp。 end。 begin wait(a)。 這是一種很特殊且很有用的信號量操作 。 于是 Emutex=1 A process B: wait(Dmutex)。 if ＜ 0 then block(S,L) end procedure signal(S) var S: semaphore。 (3) 有限等待。 register1 ∶ = register 1+1。 在生產(chǎn)者進(jìn)程中使用一局部變量 nextp， 用于暫時存放每次剛生產(chǎn)出來的產(chǎn)品；而在消費者進(jìn)程中 ， 則使用一個局部變量 nextc,用于存放每次要消費的產(chǎn)品 。 它描述的是：有一群生產(chǎn)者進(jìn)程在生產(chǎn)產(chǎn)品 ，并將這些產(chǎn)品提供給消費者進(jìn)程去消費 。 進(jìn)入 block過程后 ，由于此時該進(jìn)程還處于執(zhí)行狀態(tài) ， 所以應(yīng)先立即停止執(zhí)行 ，把進(jìn)程控制塊中的現(xiàn)行狀態(tài)由 “ 執(zhí)行 ” 改為阻塞 ， 并將 PCB插入阻塞隊列 。 進(jìn)程的執(zhí)行時間超過了指定的最大值； ⑥ 等待超時 。 (4) 應(yīng)用請求。 進(jìn)程控制塊中的信息 1) 進(jìn)程標(biāo)識符用于惟一地標(biāo)識一個進(jìn)程 。 (2) N∶ =N+1在 Print(N)和 N∶ =0之后 ， 此時得到的 N值分別為 n, 0, 1。進(jìn)程管理 1 進(jìn)程的基本概念 2 進(jìn)程控制 3 進(jìn)程同步 4 經(jīng)典進(jìn)程的同步問題 5 管程機制 6 進(jìn)程通信 7 線程 1 進(jìn)程的基本概念 程序的順序執(zhí)行及其特征 1. 程序的順序執(zhí)行 僅當(dāng)前一操作 (程序段 )執(zhí)行完后 ， 才能執(zhí)行后繼操作 。 (3) N∶ =N+1在 Print(N)和 N∶ =0之間 ， 此時得到的 N值分別為 n, n+1, 0。 一個進(jìn)程通常 (1) 內(nèi)部標(biāo)識符 。 3. 進(jìn)程的創(chuàng)建 (Creation of Progress) (1)申請空白 PCB。 進(jìn)程等待某事件的時間 ， 超過了規(guī)定的最大值；⑦ 算術(shù)運算錯 。 如果系統(tǒng)中設(shè)置了因不同事件而阻塞的多個阻塞隊列 ， 則應(yīng)將本進(jìn)程插入到具有相同事件的阻塞 (等待 )隊列 。 為使生產(chǎn)者進(jìn)程與消費者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行 ， 在兩者之間設(shè)置了一個具有 n個緩沖區(qū)的緩沖池 ， 生產(chǎn)者進(jìn)程將它所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)中； 消費者進(jìn)程可從一個緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費 。 producer: repeat … produce an item in nextp。 register 2∶ = register 21。 (4) 讓權(quán)等待。 begin ∶ = +1。 于是 Dmutex=1 B阻塞 AND同步機制的基本思想是：將進(jìn)程在整個運行過程中需要的所有資源 ， 一次性全部地分配給進(jìn)程 ， 待進(jìn)程使用完后再一起釋放 。 當(dāng) S≥1時 ， 允許多個進(jìn)程進(jìn)入某特定區(qū)；當(dāng) S變?yōu)?0后 ，將阻止任何進(jìn)程進(jìn)入特定區(qū) 。 S2。 begin wait(e)。 in ∶ = (in+1) mod n。 buffer:array［ 0, …, n1］ of item。 Var chopstick: array［ 0, …, 4］ of semaphore。 Sswait(chopstick［ (i+1) mod 5］ , chopstick ［ i］ )。 signal(rmutex)。 … Ssignal(L,1)。 end 條件變量 管程中對每個條件變量 ， 都須予以說明 ， 其形式為： Var x, y:condition。 (2) get(item)過程 。 count ∶ = 0 end 在利用管程解決生產(chǎn)者 消費者問題時， 其中的生產(chǎn)者和消費者可描述為： producer:begin repeat produce an item in nextp。 由于發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程是利用管道進(jìn)行通信的 ， 故又稱為管道通信 。當(dāng)生產(chǎn)者生產(chǎn)出一個產(chǎn)品 (消息 )后 ， 便用 Send原語將消息發(fā)送給消費者進(jìn)程；而消費者進(jìn)程則利用 Receive原語來得到一個消息 。 從指定信箱中接收一個消息； 信箱可由操作系統(tǒng)創(chuàng)建 ， 也可由用戶進(jìn)程創(chuàng)建 ， 創(chuàng)建者是信箱的擁有者 。 (3) 一對多關(guān)系 。 這兩種消息格式各有其優(yōu)缺點 ， 故在很多系統(tǒng) (包括計算機網(wǎng)絡(luò) )中 ， 是同時都用的 。 發(fā)送原語首先根據(jù)發(fā)送區(qū) a中所設(shè)置的消息長度 區(qū) i， 接著 ， 把發(fā)送區(qū) a中的信息復(fù)制到緩沖區(qū) i中 。 remove(, i)。 相應(yīng)地 ， 線程在運行時 ， 也具有下述三種基本狀態(tài)：① 執(zhí)行狀態(tài) ， 表示線程正獲得處理機而運行； ② 就緒狀態(tài) ， 指線程已具備了各種執(zhí)行條件 ， 一旦獲得 CPU便可執(zhí)行的狀態(tài)； ③ 阻塞狀態(tài) ， 指線程在執(zhí)行中因某事件而受阻 ， 處于暫停執(zhí)行時的狀態(tài) 。 (2) 線程運行狀態(tài) 。 j wait()。 sm。 在有的 OS中 ， 采用另一種變長的消息格式 ， 即進(jìn)程所發(fā)送消息的長度是可變的 。 (2) 多對一關(guān)系 。 Send(mailbox, message)。 對于這樣的應(yīng)用 ， 在接收進(jìn)程接收消息的原語中的源進(jìn)程參數(shù) ， 是完成通信后的返回值 ， 接收原語可表示為： Receive (id, message)。 3. 管道 (Pipe) 所謂 “ 管道 ” ， 是指用于連接一個讀進(jìn)程和一個寫進(jìn)程以實現(xiàn)他們之間通信的一個共享文件 ， 又名 pipe文件 。 if then 。 (1) put(item)過程 。 begin … end。 Swait(mx,1,0)。 if readcount=0 then wait(wmutex)。 Var chopsiick array ［ 0, …, 4］ of semaphore ∶ = (1,1,1,1,1)。 end parend end 哲學(xué)家進(jìn)餐問題 1. 經(jīng)分析可知 ， 放在桌子上的筷子是臨界資源 ， 在一段時間內(nèi)只允許一位哲學(xué)家使用 。 應(yīng)先執(zhí)行對資源信號量的wait操作 ， 然后再執(zhí)行對互斥信號量的 wait操作 ， 否則可能引起進(jìn)程死鎖 。 wait(mutex)。 signal(g)。 end。 (3) Swait(S, 1, 0)。 于是 Emutex=0 process A: wait(Emutex)。 begin ∶ = 。 (2) 忙則等待。 register 2∶ = counter。 在生產(chǎn)者和消費者進(jìn)程的描述中 ， noop是一條空操作指令 ， while condition do noop語句表示重復(fù)的測試條件 (condication)， 重復(fù)測試應(yīng)進(jìn)行到該條件變?yōu)?false(假 )， 即到該條件不成立時為止 。 臨界資源 (Critical Resouce) 生產(chǎn)者 消費者 (producerconsumer)問題是一個著名的進(jìn)程同步問題 。 可見 ，進(jìn)程的阻塞是進(jìn)程自身的一種主動行為 。 用戶進(jìn)程試圖去執(zhí)行一條只允許 OS執(zhí)行的指令； ⑤ 運行超時 。 (3) 提供服務(wù)。 或者說 ， OS是根據(jù) PCB來對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理的 。 (1) N∶ =N+1在 Print(N)和 N∶ =0之前 ， 此時得到的 N值分別為 n+1, n+1, 0。例如 ， 在進(jìn)行計算時 ， 總須先輸入用戶的程序和數(shù)據(jù) ， 然后進(jìn)行計算 ， 最后才能打印計算結(jié)果 。 進(jìn)程的特征與狀態(tài) 1. 進(jìn)程的特征和定義 1) 結(jié)構(gòu)特征 2) 動態(tài)性 3) 并發(fā)性 4) 5) 異步性 (1) 進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行 。 在所有的操作系統(tǒng)中 ， 都為每一個進(jìn) 程賦予一個惟一的數(shù)字標(biāo)識符 ， 它通常是一個進(jìn)程的序號 。 (2) 為新進(jìn)程分配資源。 進(jìn)程試圖去執(zhí)行一個被禁止的運算 ， 例如 ，被 0除； ⑧ I/O故障 。 最后 ， 轉(zhuǎn)調(diào)度程序進(jìn)行重新調(diào)度 ， 將處理機分配給另一就緒進(jìn)程 ， 并進(jìn)行切換 ， 亦即 ， 保留被阻塞進(jìn)程的處理機狀態(tài) (在PCB中 )， 再按新進(jìn)程的 PCB中的處理機狀態(tài)設(shè)置 CPU的環(huán)境 。 盡管所有的生產(chǎn)者進(jìn)程和消費者進(jìn)程都是以異步方式運行的 ，但它們之間必須保持同步 ， 即不允許消費者進(jìn)程到一個空緩沖區(qū)去取產(chǎn)品；也不允許生產(chǎn)者進(jìn)程向一個已裝滿產(chǎn)品且尚未被取走的緩沖區(qū)中投放產(chǎn)品 。 … while counter=n do noop。 counter ∶ = register 1。 信號量機制 1. 最初由 Dijkstra把整型信號量定義為一個整型量 ， 除初始化外 ， 僅能通過兩個標(biāo)準(zhǔn)的原子操作 (Atomic Operation) wait(S)和 signal(S)來訪問 。 if ≤0 then wakeup(S,L)。 只要尚有一個資源未能分配給進(jìn)程 ，其它所有可能為之分配的資源 ， 也不分配給他 。 換言之 ， 它相當(dāng)于一個可控開關(guān) 。 signal(c)。 wait(f)。 signal(mutex)。 in out:integer ∶ = 0, 0。 所有信號量均被初始化為 1， 第 i位哲學(xué)家的活動可描述為： repeat wait(chopstick［ i］ )。 eat。 … perform