【作業系統】多線程同步

 現在流行的進程線程同步互斥的控制機制，其實是由最原始最基本的4種方法實現的：
       1臨界區:通過對多線程的序列化,來訪問公用資源或一段代碼，速度快，適合控制資料訪問。
　　2互斥量:為協調共同對一個共用資源的單獨訪問而設計的。
　　3訊號量:為控制一個具有有限數量,使用者資源而設計。
　　4事件:用來通知線程有一些事件已發生，從而啟動後繼任務的開始。

臨界區（Critical Section）
　　保證在某一時刻只有一個線程能訪問資料的簡便辦法。在任意時刻只允許一個線程對共用資源進行訪問。如果有多個線程試圖同時訪問臨界區，那麼在有一個線程進入後其他所有試圖訪問此臨界區的線程將被掛起，並一直持續到進入臨界區的線程離開。臨界區在被釋放後，其他線程可以繼續搶佔，並以此達到用原子方式操作共用資源的目的。
臨界區包含兩個操作原語： EnterCriticalSection（）進入臨界區 LeaveCriticalSection（）離開臨界區

互斥量（Mutex）

　　互斥量跟臨界區很相似，只有擁有互斥對象的線程才具有訪問資源的許可權，由於互斥對象只有一個，因此就決定了任何情況下此共用資源都不會同時被多個線程所訪問。當前佔據資源的線程在任務處理完後應將擁有的互斥對象交出，以便其他線程在獲得後得以訪問資源。互斥量比臨界區複雜。因為使用互斥不僅僅能夠在同一應用程式不同線程中實現資源的安全共用，而且可以在不同應用程式的線程之間實現對資源的安全共用。

　　互斥量包含的幾個操作原語：
　　CreateMutex（）建立一個互斥量
　　OpenMutex（）開啟一個互斥量
　　ReleaseMutex（）釋放互斥量
　　WaitForMultipleObjects（）等待互斥量對象


訊號量（Semaphores）
　　訊號量對象對線程的同步方式與前面幾種方法不同，訊號允許多個線程同時使用共用資源，這與作業系統中的PV操作相同。它指出了同時訪問共用資源的線程最大數目。它允許多個線程在同一時刻訪問同一資源，但是需要限制在同一時刻訪問此資源的最大線程數目。在用CreateSemaphore（）建立訊號量時即要同時指出允許的最大資源計數和當前可用資源計數。一般是將當前可用資源計數設定為最大資源計數，每增加一個線程對共用資源的訪問，當前可用資源計數就會減1，只要當前可用資源計數是大於0的，就可以發出訊號量訊號。但是當前可用計數減小到0時則說明當前佔用資源的線程數已經達到了所允許的最大數目，不能在允許其他線程的進入，此時的訊號量訊號將無法發出。線程在處理完共用資源後，應在離開的同時通過ReleaseSemaphore（）函數將當前可用資源計數加1。在任何時候當前可用資源計數決不可能大於最大資源計數。
　　PV操作及訊號量的概念都是由荷蘭科學家E.W.Dijkstra提出的。訊號量S是一個整數，S大於等於零時代表可供並發進程使用的資源實體數，但S小於零時則表示正在等待使用共用資源的進程數。
　　 P操作申請資源：
　　（1）S減1；
　　（2）若S減1後仍大於等於零，則進程繼續執行；
　　（3）若S減1後小於零，則該進程被阻塞後進入與該訊號相對應的隊列中，然後轉入進程調度。
　　
　　V操作 釋放資源：
　　（1）S加1；
　　（2）若相加結果大於零，則進程繼續執行；
　　（3）若相加結果小於等於零，則從該訊號的等待隊列中喚醒一個等待進程，然後再返回原進程繼續執行或轉入進程調度。

　　訊號量包含的幾個操作原語：
　　CreateSemaphore（）建立一個訊號量
　　OpenSemaphore（）開啟一個訊號量
　　ReleaseSemaphore（）釋放訊號量
　　WaitForSingleObject（）等待訊號量

　事件（Event）

　　事件對象也可以通過通知操作的方式來保持線程的同步。並且可以實現不同進程中的線程同步操作。
總結：
　　1． 互斥量與臨界區的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是說它可以跨越進程使用。所以建立互斥量需要的資源更多，所以如果只為了在進程內部是用的話使用臨界區會帶來速度上的優勢並能夠減少資源佔用量。因為互斥量是跨進程的互斥量一旦被建立，就可以通過名字開啟它。
　　2． 互斥量（Mutex），號誌（Semaphore），事件（Event）都可以被跨越進程使用來進行同步資料操作，而其他的對象與資料同步操作無關，但對於進程和線程來講，如果進程和線程在運行狀態則為無訊號狀態，在退出後為有訊號狀態。所以可以使用WaitForSingleObject來等待進程和線程退出。
　　3． 通過互斥量可以指定資源被獨佔的方式使用，但如果有下面一種情況通過互斥量就無法處理，比如現在一位使用者購買了一份三個並發訪問許可的資料庫系統，可以根據使用者購買的訪問許可數量來決定有多少個線程/進程能同時進行資料庫操作，這時候如果利用互斥量就沒有辦法完成這個要求，號誌對象可以說是一種資源計數器。