线程同步和互斥
11页1、课程设计题目:线程同步和互斥操作的实现课题背景:线程(Thread)是一份独立运行的程序,有自己专用的运行栈。线程有可能和其他线程 共享一些资源,比如,内存,文件,数据库等。 当多个线程同时读写同一份共享资源的时 候,可能会引起冲突。如车站售票系统,多个售票员同时对车票数据库进行操作,卖出一张 票车票数将减一,如果同时两个或多个售票员同时进行售票,系统将数据进行减一操作,这 是就出现了错误。这时候,我们需要引入线程同步和互斥机制,即各位线程之间要有个先来 后到,不能一窝蜂挤上去抢作一团。设计目的:设计程序解决进程的同步互斥,分析程序思路,加深对同步互斥的了解。设计方法与内容:使用信号两与pv操作源于来实现线程的同步与互斥,设计程序对商品的生产与销售流程 进行模拟。1 / 11线程同步和互斥操作的实现摘要 用 PV 操作及信号量解决线程同步互斥问题关键词 线程 同步 互斥 信号量 PV 操作 商品生产销售引言线程间的同步(实指线程间的通信):一般来说,一个线程相对于另一个线程的运行速 度是不确定的,也就是说线程是在异步环境下运行的,每个线程都会以不可预知的速度向前 推进。但是相互合作的线
2、程需要在某些确定点上协调工作,当一个线程到达了这些点后,除 非另一进程已经完成了某些操作,否则就不得不停下来等待别的线程来完成这些操作,这就 是线程间的同步。线程间的互斥(实指对同享资源约束访问):在多线程环境中,各线程可以共享各类资 源,但有些资源一次只能允许一个线程使用,这种资源称“临界资源”,如公共变量、打印 机等。临界区:对临界资源实施操作的一段程序。线程间的同步与互斥是通过操作系统的信号量与PV操作原语来实现的。信号量与 PV 操作分析信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制(也可实现进程通信),包括一 个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作P、V。p操作和v操作是不可中断的程序段, 称为原语。PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程),对信号量进行操作,具体定义如下:P (m):将信号量m的值减1,即m=m-1;如果m=0,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。V (m):将信号量m的值加1,即m=m+1;如果m0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。PV操作的意义:我们用信号量及PV操作来实现进程的同步
3、和互斥。PV操作属于进程 的低级通信。信号量的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量2 / 11的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于 0时,表示当前可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意,信号量的值仅能由PV操作来 改变。一般来说,信号量m=0时,m表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配 一个单位资源,因此m的值减1;当 m0 时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别的进程释放该类资源,它才能 运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源,因此m的值加1;若m=0,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运 行下去。信号量和PV操作模型进程 P1进程 P2进程 PnP(S);P(S);P(S);临界区;临界区; 临界区V(S);V(S);V(S);其中信号量S用于互斥,初值为1。Synchronized 用法1、 pv 操作是不可中断的,在 java 语言中设计一个函数不可中断可使用 Synchronized 关键字,它的作用如下:1)是某个对象实例内,synchroniz
4、ed aMethod()可以防止多个线程同时访问这个对象的 synchronized 方法(如果一个对象有多个 synchronized 方法,只要一个线程访问了其中的一 个 synchronized 方法,其它线程不能同时访问这个对象中任何一个 synchronized 方法)。这 时,不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说,其它线程照样可以同时 访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法;2)是某个类的范围,synchronized static aStaticMethod防止多个线程同时访问这个类中 的 synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。2、 除了方法前用 synchronized 关键字, synchronized 关键字还可以用于方法中的某个3 / 11区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。用法是:synchronized(this)/呕块*/,它 的作用域是当前对象;3、synchronized关键字是不能继承的,也就是说,基类的方法synchronized f()在继承 类中并不
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