T27 各种同步互斥方法的比较与分析

• 单标志法
  • 违反空闲让进
• 双标志法先检查法
  • 违反忙则等待
• 双标志法后检查法
  • 违反“空闲让进”和“有限等待”,导致进程饥饿
• Peterson 方法
  • 适用于两个进程的互斥
  • 通过两个变量 flag[i] 和 turn 实现
    • flag[i] 表示进程 i 想要进入临界区
    • turn 表示轮到哪个进程进入临界区
  • 优点：简单且有效，满足互斥、进程无饥饿和有限等待条件
  • 缺点：仅适用于两个进程，无法扩展到多个进程
  • 伪代码示例：

    // 进程 i 的代码
    flag[i] = true;          // 表示进程 i 想要进入临界区
    turn = j;                // 让另一个进程先行
    while (flag[j] && turn == j); // 等待另一个进程完成
    // 临界区
    ...
    flag[i] = false;         // 离开临界区

• 硬件方法
  • 中断屏蔽法
    • 适用于单处理器系统
    • 通过禁止中断来实现临界区的互斥访问
    • 缺点:限制了系统的响应能力,不适用于多处理器系统
    • 忙等待
  • TestAndSet 方法
    • 适用于多处理器系统
    • 使用原子操作 TestAndSet 来实现互斥
    • 优点:效率较高,适用于多处理器系统
    • 忙等待
  • Swap 方法
    • 适用于多处理器系统
    • 使用原子操作 Swap 来实现互斥
    • 优点:效率较高,适用于多处理器系统
    • 忙等待
  • 自旋锁
    • 适用于多处理器系统
    • 通过循环检查锁的状态来实现互斥
    • 优点:适用于临界区较短的情况,减少了上下文切换的开销
    • 忙等待
• 信号量机制
  • 适用于多进程系统
  • 通过信号量来实现进程间的同步和互斥
  • 优点:适用于复杂的同步场景,避免了忙等待
  • 让权等待
• 管程
  • 适用于多进程系统
  • 通过封装共享资源和操作来实现互斥和同步
  • 优点:提高了程序的结构化程度,避免了忙等待
  • 让权等待