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进程同步与互斥、信号量机制、管程

一、进程同步与进程互斥的概念

进程是计算机操作系统中并发执行的基本单元，由于进程具有异步性，需要通过操作系统提供的机制来实现同步和互斥。

1.1 进程同步

进程同步是指需要进程按照特定顺序执行的情况，例如在并行管道的通信中，写数据进程需要在读数据进程等待其完成。在缺少进程同步机制的情况下，可能会导致数据丢失或系统错误。进程同步机制通过对共享资源的访问进行控制，确保进程的正确执行顺序。

1.2 进程互斥

互斥是进程访问临界资源时必须遵守的原则。临界资源是指在同一时间或空间只能被一个进程使用的资源，比如物理设备、内存缓冲区等。互斥共享是为了防止资源竞争和错误。

进程互斥的关键原则包括：

二、进程互斥的实现方法

2.1 软件实现方法

2.2 硬件实现方法

三、信号量机制

3.1 信号量机制的概念

信号量是操作系统中用于实现进程互斥和同步的重要工具。它可以是整型或记录型变量，通过P和V操作实现进程的等待和唤醒。

3.2 信号量机制的实现

3.3 生产者与消费者的问题

通过信号量实现生产者与消费者的同步和互斥，缓冲区作为临界资源需要互斥访问。生产者需要保证数据生产后才能允许消费者读取，同时缓冲区满时需等待生产新的数据。

四、管程（monitor）

4.1 管程的定义与特性

4.2 Java中类似于管程的实现，使用synchronized关键字实现互斥访问。