20230402同步，互斥，PV操作缘起 OS自考真题中10分大题会有这道，我目前做不出来，视频链接并发的一些代码题，

缘起

OS自考真题中10分大题会有这道，我目前做不出来，视频链接
并发的一些代码题，我写不出来，现在看了一些API后，发现作者的思路，我没有读懂，根因应该是我不知道怎么去设计它，只有自己知道怎么做了，后面才是API的事
看了b站的HIT的视频，2倍速听这块的时候就不大灵光，但日常面试又不会单独拿出来讲，都是生产者-消费者模型，读者-写者问题，而他们的基础是这个
于是我又回头看下我那本薄的OS教材，以及B站上搜搜，形成了这个点

内容

前置概念

临界区
- 临界资源：系统中的资源一次只允许一个进程使用
- 临界区：进程中访问临界资源的程序 lionel，我之前就没有真明白这个概念，只是觉得明白了，【就是一块代码段】
信号量
- HIT的b站视频里，提到了原来信号表示互斥关系时，表达不过来，就引入了信号量，lionel，我理解就是bool类型表达不了，就要用int或结构体了
- 信号量只能用于P和V操作
  - P是wait()，信号量小于0，进程状态置为等待状态【P是减，表示进程分配到一个资源了】
  - V是signal()，信号量小于等于0，释放等待队列中一个进程，将其置为就绪态 【V是加，表示进程释放了一个资源】

互斥（mutex）

概念：
- 互斥好理解，排它性使用，比如多进程竞争使用打印机，使用时就得锁一下，不让别人占用
PV操作

初始化信号量 S = 1;//这地方初化为1
进程A:
{
    P(S);
	临界区资源
	V(S);
}

进程B:
{
    P(S);
	临界区资源
	V(S)
}

//再有多个进程也没事

同步

概念
- 两个或多个进程共同完成一项工作，比如（生产打包）过程，A进程生产，B进程打包，只有等A生产出来了，B才能打包。
- 人家描述是：让并发的进程，按我们想要的方式进行有序推进
PV操作
- 简记就是前V后P，在后操作【打包】之前执行P(S)，在前操作【生产】之后执行V(S)

初始化信号量S=0;//这地方初化为0
生产进程A：
{
    生产;
    V(S);
}

打包进程B:
{
    P(S);//在后操作之前执行P(S)
    打包;
}

扩展一下
- 3个进程怎么同步？

简单生产者-消费者问题

模型

//缓冲区只能放1个，（空缓冲区数量empty信号量，初值为1）（满缓冲区数量full信号量，初值为0）
生产者P进程：
{
    while(true) {
        P(empty);
        生产;
        放入缓冲区;
        V(full);
    }
}

消费者Q进程：
{
    while(true) {
        P(full);
        取缓冲区; //前V后P
        V(empty);
        消费;
    }
}

code（没那么多约束场景，更像同步中的单信号的例子）
- C++11/std::condition_variable – 生产者消费者模型

void Producer() {
    while (true) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(5));// 休眠5毫秒

        std::unique_lock<std::mutex> lock(global_mutex);
        global_deque.push_front(1);
        std::cout << "生产者生产了数据" << std::endl;
        global_ConditionVar.notify_all();
    }
}

void Consumer() {
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(global_mutex);

        // 当队列为空时返回false，则一直阻塞在这一行
        global_ConditionVar.wait(lock, [] {return !global_deque.empty(); });
        global_deque.pop_back();

        std::cout << "消费者消费了数据" << std::endl;
        global_ConditionVar.notify_all();
    }
}

小结

PV操作必须成对出现，互斥时，它们处于同一进程，同步时，它们不在同一进程中出现。
同步P操作与互斥P操作在一起时，同步P操作应出现在互斥P操作前
互斥（S=1），同步（S=0）没太明白原因是啥，lionel

最后

进阶想懂一下

多个生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题学习链接-【互斥同步经典PV操作】
《操作系统导论》chap31信号量，sem_wait()就是P，sem_post()就是V，sem_t，之前也看过，没完全看懂
《Linux多线程服务端编程》chap02线程同步精要，提到不要用信号量，这章也是没完全看懂
C++11 实现生产者消费者模式

过程

20230402先commit一版出来，后面再迭代，也是花了40min
问题1：其实我没太想清楚，谁跟谁是同步或互斥关系，比如简单生产者-消费者问题里，到底只是同步关系，还是说又存在了互斥关系？书上也没说清楚
- 解答：其实都是同步信号量，互斥的话要单独定义一个mutex，但至少书中的流程没提及