一、信號量的缺點

信號量的使用一定要小心，如下圖中解決生產者-消費者問題的程序：

如果在producer的執行函數中，將empty與mutex的down操作互換，如果此時mutex為0，將首先對mutex進行down操作，進程陷入阻塞，而同時，當consumer的執行函數執行到down(&mutex)的時候，由于mutex為0，因此，consumer線程也將進入阻塞，兩個進程都將永遠進入阻塞狀態，這被稱為“死鎖”

這說明使用信號量時一定要非常小心，一處很小的錯誤將有可能導致很大的麻煩，因為競爭條件、死鎖以及其他一些問題都是不可預測和不可再現的行為

為了更易于編寫正確的程序，一種高級同步原語?--?管程(monitor)誕生了

二、管程

一個管程是一個由過程、變量及數據結構等組成的一個集合，它們組成一個特殊的模塊或軟件包。

管程內部的共享變量

管程內部的條件變量

管程內部并行執行的進程

對局部于管程內部的共享數據設置初始值的語句

進程可以在任何需要的時候調用管程中的過程，但是他們不能在管程之外聲明的過程中直接訪問管程內的數據結構

但是，需要注意的是管程是語言概念，而C語言并不支持它

任意時刻，管程中只能有一個活躍的進程，這一特性是的管程能夠有效地完成互斥，由編譯器選擇采取與其他過程調用不同的方法來處理對管程的調用

典型的處理方法是，當一個進程調用管程過程時，該過程中的前幾條指令將檢查在管程中是否有其他的活躍進程，如果有，調用進程將被掛起，知道另一個進程離開管程將其喚醒，如果沒有，則該調用進程可以進入

進入管程時的互斥由編譯器負責，但通常的做法是用一個互斥量或二元信號量，因為是有編譯器而非程序員來安排互斥，所以出錯的可能性要小得多

在任何一個時刻，寫管程的人無需關心編譯器是如何實現互斥的，他只需要知道將所有的臨界區轉換成管程過程即可，絕不會有兩個進程同時執行臨界區中的代碼。

三、管程中的條件變量

管程提供了一種實現互斥的漸變途徑，但是我們還需要一種辦法使得進程在無法繼續運行時被阻塞，解決這個問題的方法就是引入條件變量，以及相關的兩個操作：wait和signal，當一個管程過程發現他無法繼續運行時(如生產者發現緩沖區已滿)，他會在某個條件變量上(如full)上執行wait操作，該操作導致調用進程自身阻塞，并將另一個等在管程外的進程調入管程，同時，一個進程也可以通過對伙伴正在等待的一個條件變量執行signal操作完成喚醒正在睡眠的伙伴進程，但是這個時候就有可能會出現兩個活躍進程同時處在管程中的情況，這個情況有兩種方案可以解決：

運行新喚醒的進程，掛起之前的進程

執行signal的進程立即退出管程，即規定signal只能作為管程過程的最后一條語句

讓發信者繼續運行直到發信者退出管程后才讓被喚醒的進程運行

很明顯，第一種方案更加簡單，所以一般我們采取這一方案

注意，條件變量與信號量不同，他并不是計數器，如果向一個條件變量發送信號，而這個條件變量上此時并沒有等待進程，則這個信號就會丟失，也就是說wait必須在signal之前執行

wait、signal與sleep、wakeup最大的區別是他們不存在嚴重的競爭條件，因為可能存在一種情況，即當一個進程正要去sleep而實際還沒有sleep的時候，另一個進程企圖喚醒他，從而造成了wakeup信號的丟失，而管程中不會存在這樣的問題，因為在緩沖區滿，生產者wait前，消費者進程根本不可能進入管程

四、代碼示例

如圖所示，是用管程實現生產者-消費者問題揭發框架的一個類似于pascal的偽代碼

java支持用戶級進程，只要將關鍵詞synchronized加入到方法聲明中，java就保證這個方法一旦被某個進程執行，就不允許其他進程執行它，因此我們可以通過這一特性實現管程的編程

這個例子其實并不難懂，由于有synchronized關鍵字，所以無論是producer要進行的insert方法還是consumer要進行的remove方法都只能讓一個進程進入，因此他們不需要再擔心競爭條件

java中并沒有條件變量，反之，java提供了兩個過程：wait和notify，與sleep和wakeup等價，但他們并不受競爭條件約束，而是通過異常機制實現對中斷情況的處理

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的c语言管程例子,管程 - it610.com的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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