臨界區互斥

軟件實現臨界區互斥的方法一覽

在考慮寫代碼以前應該先考慮咱們要用什麼數據結構？以及該數據有什麼意義。

算法一： 單標誌法

P0:
{
    while(turn != 0) ;
     // critical section
     turn  = 1; // 退出區
     // remainder section
}

P1:
{
    while(turn != 1) ;
     // critical section
     turn  = 0; // 退出區
     // remainder section
}

在這裏，爲了實現互斥使用了一個共享變量turn。
爲何有效？

在任意時刻turn的取值只能爲0或1.所以條件 while(turn != X)有且僅有一個會被知足，於是使得一個進程得以訪問臨界區。（至於turn被誰修改，何時修改，都不會對該過程產生不利影響）

有什麼不足？

一個標識符只有2個信息。它只能表示1.P0幹完了.2.P1幹完了。 因此當P0幹完了，P1又不幹活的時候，P0還傻傻的等P1

turn表示什麼？

turn實際上是進程間約定的執行順序。2個進程約好輪班工做，一個在幹完活了通知另外一個，反覆交替。turn能夠理解爲許可證，只有持有turn的進程才能進去工做。就好像看病取票排隊同樣。

算法二：

P0:
{
    while(busy) ;
    busy=1;
     // critical section
     busy  = 0; // 退出區
     // remainder section
}

P1:
{
    while(busy) ;
    busy=1;
     // critical section
     busy  = 0; // 退出區
     // remainder section
}

這是一個典型的錯誤方法。
爲何出錯？busy表示什麼？

busy像是一扇大門，先進去的人從裏面反鎖不讓外面的人進來。裏面的人出來之後再從新開門。可是busy也只有2個信息量，也就是開和關。當它開門的時候沒法控制進入的數量。因此極有可能一會兒進去好多人。

可是它解決了前面的一個問題：沒法「空閒讓進」。

算法三： Peterson 算法

P0:
{
    flag[0]=1;turn=0;
    while(flag[1]&&turn != 0) ;
     // critical section
     flag[0]=0;// 退出區
     // remainder section
}

P1:
{
    flag[1]=1;turn=1;
    while(flag[0]&&turn != 1) ;
     // critical section
     flag[1]=0;// 退出區
     // remainder section
}

flag是什麼？

首先看循環等待條件 flag[1]&&turn != 1，對其取反即爲經過條件 !flag[1]||turn==1 。所以進入臨界區的條件是得到許可（turn==1）或者P1空閒（！flag[0])。flag爲0表示進程很空，flag爲1表示想要進入臨界區（不必定進入）。這裏能夠形象地理解爲2個進程都盯着對方，一旦對方空了下來，就立刻衝過去。

這裏的turn有點不同！

這裏再也不是輪班工做了。而是在表達完進入的意願後（flag置1）將turn設爲本身。說白了就是爭奪模式。最後只有一個進程搶到turn，另外一就等待對方空閒退出。

這個算法其實也不太完美，經過以上分析很容易就能知道它只容許2個進程的併發。

算法4

警告：該算法自創，未來程序出了差錯，我是不會負責的

結合一下前面幾種方法，儘量地減小信息量，還要解決多進程的併發問題。如今再整理一下思路。首先，須要一個大門。而後門後面須要取票排隊。

Pi:
{
    while(true)
    {
        while(flag) ;//等待空閒
        flag=1;//佔用
        turn=i;
        if(turn==i) break;
    }
    
     // critical section
     flag=0;// 退出區
     // remainder section
}

如何工做？

利用flag控制大門開關。當裏面沒人時，立刻進入，進去後就趕忙把門反鎖（flag=1)。此時是有可能多個進程同時溜進去的，怎麼辦呢？划拳把！（turn=i）總之無論怎麼樣，最後turn爲這幫人中的某一個，所以有且僅有一個得以進入，其餘的則被轟出門外從新尋找機會。