管程的基本概念

定义

一个管程包含一个数据结构和能为并发进程所执行（在该操作系统上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

三个部分

局部于管程的共享变量说明
对该数据结构进行操作的一组过程
对局部于管程的数据设置初始值的语句

语法

特点

局部数据变量只能被管程的过程访问，外部过程不可被访问
一个进程通过调用管程的一个过程进入管程
在任何时候都只能有一个进程在管程中执行，调用管程的任何其他进程都被挂起，等待管程变成可用的

那么说到这，我们又要引入一个比较很好的工具了

条件变量

它是管程内部的一种同步机制。每个条件变量都表示一种等待原因，对应着一个等待队列。（这里这个等待队列中存的就是因为这个等待原因而阻塞的PCB

他可以执行wait和signal操作，并且应该置于wait和signal之前，就比如：x.wait, x.signal

Wait()
- 将自己阻塞在等待队列中
- 唤醒一个等待者或释放管程的互斥访问
Signal()
- 将等待队列中的一个线程唤醒
- 如果等待队列为空，则等同空操作

掌握了基础概念，那我们书接上回，就可以用管程机制来解决一下生产者——消费者问题了。

利用管程解决生产者——消费者问题

步骤

建立管程PC
put(item)过程放产品将生产的产品投放到缓冲池中，并用整型变量count来表示缓冲池中已有的产品数目，当count>=n时，表示缓冲池已满，生产者需要等待
get(item)过程取产品从缓冲池取走一个产品。当count<=0时，表示缓冲池空了，消费者需要等待。

Type PC = monitor
    var in,out,count : integer;
    buffer: array[0,...n-1] of item;
    notfull,notempty : condition;//等待不满和等待不空
    procedure entry put(item)
        begin
            if count>=n then notfull.wait;
            buffer(in):=nextp;
            in:=(in+1) mod n;
            count:=count+1;
            if notempty.queue then notempty.signal
        end

Procedure entry get(item)
    begin
        if count<=0 then notempty.wait
        nextc:=buffer(out);
        out:=(out+1) mod n;
        count:=count-1;
        if notfull.queue then notfull.signal;
    end
    
    begin in:=out:=0;count:=0 end//初始化语句

以上这些代码都是系统准备好的，我们一看而过就好，下面时是调用进程的代码

两种管程

Hansen管程

主要用于真实OS和Java中

这里条件变量释放只是一个提示，我们还需要重新检查条件

Hoare管程

主要会在教材中见到他

这里条件变量释放的同时表示放弃管程访问

浅谈操作系统——管程机制