线程竞争与同步

背景介绍：

　　在多线程的环境里，如果共享资源没有上锁，将会出现共享数据混乱的情况。

　　在单核CPU系统里，系统以时间片调度的方式让多个程序轮流使用处理器，造成了【并发】的假象。

　　在进程/线程并发执行的过程中，进程/线程之间存在协作的关系，比如互斥、同步。 

什么叫进程互斥？

　　两个或两个以上的进程，不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域，否则可能发生与实践有关的错误，这种现象叫进程互斥。

操作系统如何实现进程/线程互斥：

• 锁：任何想进临界区的线程都必先加锁，完成访问后再解锁，释放临界资源。
  • 忙等待锁（自旋锁）：当线程获取不到锁时会一直循环，不做任何事情，直到锁可用。
  • 无忙等待锁：获取不到锁是，不自旋，把当前线程放到锁等待队列，执行调度程序，把CPU让给其他线程执行。
• 信号量：表示资源的数量，对应的变量是一个sem变量。由两个原子操作PV的系统调用函数控制信号量（PV必须成对出现）：
  • P操作：进入临界区之前，将sem-1，如果sem<0，则进程/线程阻塞等待，否则继续。
  • V操作：离开临界区之后，将sem+1，如果sem>=0,唤醒一个等待中的进程/线程。

　　　通过互斥信号量方式，能保证临界区任何时刻只有一个线程在执行，达到了互斥效果。　　　　

什么叫进程同步？

　　异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息、相互合作、相互等待，使得进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程叫合作进程。

　　使用PV信号量实现进程同步的演示流程如下：

以上参考：https://mp.weixin.qq.com/s/Akv6c4fGlpT4VlhRo3gscw