monitorer och semaforer:synkroniseringsmekanismer
Monitorer och semaforer är grundläggande koncept i operativsystem och samtidig programmering, som används för att synkronisera genomförandet av flera trådar eller processer som har tillgång till delade resurser. De hjälper till att förhindra datakorruption och säkerställa korrekt resurshantering i flertrådade miljöer.
1. SEMAPHORES:
- koncept: En semafor är en enkel, heltal-värderad variabel som endast nås genom två atomoperationer:`vänta ()` och `signal ()`.
- vänta (): Minskar semaforvärdet. Om värdet blir negativt blockeras tråden som ringer `vänta () 'tills värdet blir icke-negativt.
- signal (): Ökar semaforvärdet. Om det finns några trådar blockerade på `vänta ()`, är en av dem oblockerad.
- Syfte: Semaphores används för att implementera ömsesidig uteslutning (endast en tråd kan komma åt en delad resurs åt gången) eller för att kontrollera åtkomsten till ett begränsat antal resurser (t.ex. ett fast antal skrivare).
- Exempel: Föreställ dig en delad skrivare med högst 10 tryckjobb i kön. En semafor med ett initialvärde på 10 kan användas för att styra åtkomst till skrivaren. Varje gång en tråd vill skriva ut ringer den `vänta ()`. Om värdet blir 0 blockeras tråden tills en annan tråd är klar med att skriva ut och kallar `signal ()`.
2. Monitorer:
- koncept: En bildskärm är en synkroniseringskonstruktion på högre nivå som kapslar in data och procedurerna som fungerar på den. Det ger ömsesidig uteslutning automatiskt, vilket innebär att endast en tråd kan komma åt data i taget.
- Funktioner:
- Datainkapsling: Övervakare döljer uppgifterna från omvärlden, vilket endast tillåter monitorns procedurer för att komma åt den.
- Ömsesidig uteslutning: Endast en tråd kan vara aktiv i en bildskärm vid en viss tidpunkt.
- Skickvariabler: Monitorer inkluderar tillståndsvariabler, som gör att trådar kan vänta på att specifika förhållanden blir sanna. Trådar kan använda `vänta ()` för att blockera på en tillståndsvariabel och `signal ()` för att avblockera en annan tråd som väntar på samma tillstånd.
- Exempel: Föreställ dig en databas med ett begränsat antal tillgängliga anslutningar. En bildskärm kan användas för att hantera dessa anslutningar. Det innehåller en datastruktur som innehar tillgängliga anslutningar och procedurer för att få och släppa en anslutning. Trådar kan ringa procedurer inom monitorn för att få en anslutning, och om ingen är tillgänglig väntar de på en villkorvariabel tills en anslutning släpps.
Nyckelskillnader:
- Abstraktionsnivå: Semaphores är primitiva nivåer, medan bildskärmar ger en högre abstraktionsnivå.
- Ömsesidig uteslutning: Semaphores kräver uttrycklig kodning för ömsesidig uteslutning, medan bildskärmar hanterar den implicit.
- Skickvariabler: Monitorer har inbyggda tillståndsvariabler, medan semaforer vanligtvis kräver separata implementeringar.
Sammanfattning:
Både bildskärmar och semaforer spelar en avgörande roll för att hantera samtidighet. Semaphores är enklare och mer mångsidiga, men kräver mer manuell hantering. Monitorer erbjuder högre abstraktion och ger mer kontroll över åtkomst till delad data. Att välja lämplig synkroniseringsmekanism beror på de specifika behoven i din applikation.
